gbt17245-2004.pdf

I CS 1 3.1 8 0A 2 5荡黔中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准G B/T 1 7 2 4 5-2 0 0 4 代替 GB/T 1 7 2 4 5-1 9 9 8成年人人体惯性参数I n e r t i a l p a r a me t e r s o f a d u l t h u ma n b o d y2 0 0 4-0 5-1 0发布2 0 0 4-1 2-0 1 实施中 华 人民共 和国国 家 质量监 督检 验检疫 总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发 布G B/T 1 7 2 4 5-2 0 0 4目明舀本标准是 G B/T 1 7 2 4 5-1 9 9 8(成年人人体质心 的修订版。本标准代替 G B/T 1 7 2 4 5-1 9 9 8(成年人人体质心。本标准与 G B/T 1 7 2 4 5-1 9 9 8 相比主要变化如下:将标准名称 成年人人体质心 改为 成年人人体惯性参数;增加了“人体惯性参数、人体环节转动惯量、冠状轴、矢状轴、垂直轴”等术语;增加了成年人人体转动惯量的有关内容;本标准的附录A为规范性附录。本标准由中国标准研究中心提出。本标准起草单位:中国标准研究中心、清华大学、北京师范大学。本标准主要起草人:肖惠、刘静民、滑东 红、郑秀缓、侯曼。GB/T 1 7 2 4 5-2 0 0 4引言 人体惯性参数的研究及应用是人类工效学领域有关人体测量生物力学方面重要基础性研究课题。人体惯性参数包括:人体整体及各体段的质量、质心位置及其转动惯量，是进行人体运动及运动损伤与预防研究的基本参量，也是工效学、人类学及人体科学研究的重要组成部分，有重要的学术价值和实用背景。人体惯性参数的应用领域十分广泛，例如在人体运动影片解析中;体操、技巧、跳水等动作设计;战斗机弹射座椅设计;宇宙飞船专用假人设计和宇航员运动分析;安全设计;工厂厂房及载人器械和设备的护栏设计等均需要此参数 本标准是在 成年人人体质心 国家标准的基础上又对相应技术成果进行进一步验证后编制而成的，更加充实、完善且更便于在各领域中推广和使用，为科研成果尽快转化为生产力创造了条件，为国民经济发展及社会进步奠定了基础。GB/T 1 7 2 4 5-2 0 0 4成年人人体惯性参数1 范 围 本标准规定了成年人人体体段划分的方法，给出了成年人人体惯性参数。本标准适用于安全防护设备(如工业栏杆、民用阳台护栏、安全带等)的设计和形体假人、伤残人假肢的研制。也适用于机动车辆安全保护、检测及飞机应急弹射救生、人体动作分析、运动仿真等方面。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。G B/丁5 7 0 3用于技术设计的人体测量基础项 目(e q v I S O 7 2 5 0)术语和定义GB/T 5 7 0 3 确立的以及下列术语和定义适用于本标准。人体惯性参数i n e r t i a l p a r a m e t e r s o f h u m a n b o d y人体质量、质心位置及转动惯量的总称。3.2人体体段(人体环段)h u m a n-b o d y s e g m e n t把人体按骨性标志分割成若干段，每段称人体体段。相对质A分布d i s t r i b u t i o n o f r e l a t i v e ma s s指每个人体体段的质量占人体总质量的百分比。质心相对位置 r e l a t i v e p o s i t i o n o f m a s s c e n t e r指每个人体体段质心位置相对本体段长度的百分比。人体体段转动惯f r o t a t i o n a l in e r t i a o f h u m a n-b o d y s e g m e n t指组成人体体段的各部分质量对指定轴的转动惯量。胸下点 s u b s t e r n a l p o i n t胸骨体下缘与正中矢状面的交点3,7冠状轴(x)c o r o n a l a x i s指在人体呈直立姿势时，通过质心垂直于矢状面的轴，亦称 二轴，轴正方向向左。3.8矢状轴妙)s a g i t t a l a x i s指在人体呈直立姿势时，人体矢状面上通过质心垂直于脊柱的轴，亦称 v 轴，轴正方向向前。3 g垂直轴(z)v e r t i c a l a x i s指通过质心垂直于冠状轴和矢状轴组成平面的轴，亦称 z轴，轴正方向向下。注:当人体姿势改变时，对各人体体段仍然沿用直立姿势的轴系.GB/T 1 7 2 4 5-2 0 0 44 人体体段划分4.1 人体体段分界点 人体体段分界点见表 1，人体体段分界点位置见图 14.2 人体体段划分方法 人体体段划分以明显的骨性标志为分界点，将人体分为头颈、上躯干、下躯干、左上臂、右上臂、左前臂、右前臂、左手、右手、左大腿、右大腿、左小腿、右小腿、左足、右足共 1 5 个部位。人体体段划分见图2,头顶 点颈 推 点肩峰 点脚 下 点挠骨 点骼 前 上 触 点挠骨茎突点会 阴 点中指指尖点胫 骨 点嚣Az ra 图 1上 奥 干人体体段分界点图头 颐下 姐 千0 上V 前 臂a手耀唯风日日Q图 2人体 体段划分GB/T 1 7 2 4 5-2 0 0 4表 1 人体体段划分分界点体 段体 段 分 界 点质心测量起点近 侧 点远 侧 点头 颈头顶点颈 椎 点头 顶 点上躯干颈 椎 点胸 下 点颈 椎 点下 躯 干胸 下 点会 阴 点胸 下 点大 腿骼前上棘点胫 骨 点胫 骨 点小 腿胫 骨 点内 跺 点内 躁 点足内 躁 点足 底足 底上 臂肩 峰 点挠 骨 点挠 骨 点前 臂挠 骨 点挠 骨 茎 突 点挠 骨 茎 突 点手挠 骨 茎 突 点中 指 指 尖 点中 指 指 尖 点注:左右对称部分，如上臂、前臂、手、大腿、小腿、足各部位，其体段分界点的名称相同5人体测1t项 目及 方法 确定成年人人体惯性参数需要测量下列项目:体重、身高、坐高、颈椎点高、肩高、挠骨点高、挠骨茎突点高、胸下点高、骼前上棘点高、会阴高、胫骨点高、内躁点高、手长、足长、手宽、足宽、头宽、肩宽、胸宽、两骼晴点间宽、胸厚、头围、颈围、胸围、腰围、臀围、大腿围、小腿围、内踩围、上臂围、前臂围、腕围。测量方法应符合GB/T 5 7 0 3 的规定。6人体惯性参数6.1 人体惯性参数6.1.1 人体各体段质f、质心位置及整体质心位置的均值与标准差 男子各体段质量、质心位置及整体质心位置的均值与标准差，见表 2，女子各体段质量、质心位置及整体质心位置的均值与标准差，见表 3。计算男子各体段质量、质心位置及整体质心位置对体重、身高的二元回归方程的系数见表A.l，多元回归方程见表 A.3;计算女子各体段质量、质心位置及整体质心位置对体重、身高的二元回归方程的系数见表A.2，多元回归方程见表A.4.表 2男子各体 段质.、质心位置及整体 质心位 置的均值与标准差体段名称质量或质心均值标 准 差头 颈刀 了5.1 60.21刀 了.了C1 1 7.80.4上 躯 干刀 之1 0.0 71.01刀.c1 1 5.66.1下 躯 干刀 奋1 6.3 02.2 3，刀.1 7 7.86.8大腿7 刀8.5 00.9 37 刀.C2 5 4.51 1.5G B/T 1 7 2 4 5-2 0 0 4表 2(续)体 段 名 称质量或质心均值标 准 差小腿爪2.2 00.3 7刀 了.亡2 2 4.11 2.9足”了0.8 90.1 2刀i.c3 8.22.0上 臂刀万1.4 60.1 8力 立.c1 6 3.39.2前 臂刀了0.7 50.1 0刀2 c1 3 6.67.4手m0.3 80.0 7尹 刀 一 c1 1 4.21.7全躯干刀 盆2 6.3 73.0 4刀 皿.C2 8 6.21 4.2整体刀 万 f7 3 4.22 7.2注1 质心位置(m.c)是由测量起点(见表1)至体段质心的距离确定的。整体质心以头顶点为起点.注2 质量(，)单位为 k g，质心(，.。)单位为 m mo注3:表中数值为全国成年男子 1 1 1 6 4人(1 8岁一6 0 岁)的均值。表 3女子各体段质f、质 心位it及整体质心位置 的均值 与标准差体段名称质量或质心均值标 准 差头 颈刀 了4.3 80.2 5刀 i.c1 1 1.82.9上 躯 干刀 盆8.7 31.1 1刀 七。f1 0 7.46.7下 躯 干”左1 4.6 72.6 9刀 了.f1 7 8.78.7大 腿刀 27.5 21.1 7刀奋.f2 4 4.59.4小 腿”万2.3 60.3 7刃 z.c1 9 7.61 2.2足刀 之0.6 60.1 0刀i.c3 6.21.7上 臂刀 之1.4 20.2 8刃了.C1 5 1.41 1.1前 臂刃 哥0.6 10.1 1刀 万 f1 2 4.97.9GB/T 1 7 2 4 5-2 0 0 4表 3(续)体 段 名 称质量或质心均值标 准 差手刀 了0.2 20.0 4刀 互.c1 1 5.03.5全躯干阴2 3.3 93.6 4刀 万.乙2 8 1.41 3.6整体刀s,c6 9 8.72 1.9注1:质心位置(m.c)是由测量起点(见表 1)至体段质心的距离确定的.整体质心是以头顶点为起点.注2:质量(m)单位为 k g，质心(m.c)单位为mm。注3:表中数值为全国成年女子 1 1 1 5 0人(1 8岁一5 5 岁)的均值。6.1.2人体各体段 转动惯f 成年人人体各体段和整体三维转动惯量的均值与标准差见表 4、表 5,计算男子人体各体段及整体转动惯量的回归方程见表 A.5;计算女子人体各体段及整体转动惯量的回归方程见表A.6.表 4 男子各体段和整体三维转动惯f的均值与标准差 单位为千克平方毫米(k g _ M2)体 段 名 称转 动 惯 量均值标 准 差变 异 系 数头 颈1.3 2 3 2 98 450.0 2 61,3 3 8 2 71 2 9 20.0 3 811 8 7 6 27 9 10.0 4 2上 躯 干I1 1 4 91 31 6 84 50.1 4 7I,6 6 5 7 81 0 47 30.1 5 7I,1 0 7 5 9 91 5 2 4 30.1 4 2下 躯 干I3 0 8 1 0 55 4 9 0 40.1 7 8I2 7 7 6 6 64 6 8 9 40.1 6 9天1 2 3 5 2 42 6 5 4 90.2 1 5大 腿几1 3 5 3 8 81 8 7 5 10.1 3 81,1 3 7 9 0 21 9 1 1 40.1 3 9I2 4 92 65 6 0 30.2 2 5小 腿I2 1 56 63 2 3 00.1 5 0I2 1 3 4 43 1 8 20.1 4 9儿2 4 1 26 510.2 7 0上 臂I,1 1 47 81 8 3 70.1 6 011 1 8 5 51 9 9 50.1 6 8I1 5 5 27 20.0 4 6前 臂几2 9 1 35 6 30.1 9 3I2 8 2 15 3 20.1 8 8I7 3 81 8 00.2 4 4GB/T 1 7 2 4 5-2 0 0 4表 4(续)单位为千克平方毫米(k g m M2)体 段 名称转 动 惯 量均值标 准 差变异系数整 体I,9 2 2 2 8 0 91 69 5 3 0 60.1 8 3I,9 47 9 46 61 76 5 3 0 70.1 8 6I,6 3 7 9 9 31 4 3 7 2 50.2 2 5注 1:表中提供了通过人体各体段质心的转动惯量，其中I 二为绕冠状轴的转动惯量;几为绕矢状轴的转动惯 量;I 二 为绕垂直轴的转