摘 要 动态人体模型是很多破坏性试验（如汽车碰撞试验、飞机弹射座椅研制试验、跳伞试验、直升飞机着地试验等）中一项重要的测试工具。它模仿人体的外形和内部结构，用于研究破坏性试验中人体的损伤情况。本文从人机工程学的角度出发，分析了中国人人体各部分测量尺寸变量的相互关系、分布特征、统计规律以及估算方法，研究了推算和获取人体模型所需要的人体尺寸测量值的方法，得出了飞行员第5百分位，第50百分位以及第95百分位人体的主要尺寸。
关键词 人机工程 人体模型 人体测量学 关节
中图分类号：TP391.7 文献标识码：A
1 绪论
随着社会的发展和科技的进步，一切产品以人为本的理念越来越为人们所关注。仿真人体模型的研究就是以人为本的例子之一。它是人——机——环境系统中研究和分析物质能量、信息传递的桥梁，是实现可视化、定量化的模拟实验工具，是替代人体的稳定受体，是作为危险和不可测条件下人体的试验替身。仿真人体模型具有三大特性，即外部形态与人体的相似性，材料与人体多种组织的等效性，内部结构与人体的仿真性。在医学领域，仿真人体模型是医院的第一个病人，万死不辞的人体替身，是模拟实验的工具。在射线仪器开发中，借助于人体模型，可以用最小的代价（物质、时间及人体危险）设计并制造出对肿瘤具有最大诊断治疗效果的医疗器械，如X刀、Y刀立体放射治疗设备。
在工业领域，仿真人体模型是现代高速运载工具（如汽车、高速列车、飞机、船舶及航天器等）的第一批乘客，是各项危险试验（如汽车碰撞试验、飞机弹射座椅研制试验、跳伞试验、直升飞机着地试验等）的人体替身，是设计制造和评价乘员的操作性、安全性及生命保障系统的可靠性的依据。在军事领域，仿真人体模型是军事装备的第一批参战人员，是军事装备的杀伤力、防护能力的评价的依据。
仿真人体模型应用于其他高新技术领域，如在航天、航空事业，它是太空的第一批“探索者”；它可以是新建筑的第一批“住户”，用于评估新建筑环境指数，如评估建筑含放射性物质的剂量。仿真人体模型也可以用于评估辐射水平，对研究辐射防护新方法有很大的意义。
动态安全人体模型作为仿真人体模型家族的重要成员，在汽车碰撞试验、飞机弹射座椅研制试验、跳伞试验、直升飞机着地等具有破坏性的试验中起着非常重要的作用，国外的动态安全人体模型具有欧美人的参数，不适合亚洲人种，若用国外的动态安全人体模型来做有关中国人的安全试验将与实际情况不符合。因此，研制具有中国人参数的动态安全人体模型来进行有关中国人的安全试验具有十分重要的意义。
2 动态人体模型部分参数的计算与分析
人体姿势与整体假人的惯性参数密切相关。人体直立时，人体质心约位于人体身高的5/9、在第二能椎前7厘米的地方，身体的重力线通过腰椎齿突、骸关节之后和膝关节前方。人体姿势发生变化时，其质心位置也将随之变化。年龄、性别以及体型不同的人，质心位置也不同，在某些特定情况下，如躬身或后仰时，人体质心位置可能移出体外。
2.1 计算整体质心位置的二元回归方程
Y=-32.2975-0.4443XI+0.4780X2 式中：Y为质心位置；Xl为体重；X2为身高。
2.2 根据体重计算人体体积和表面积
人体体积计算V=1.015w-4.937 式中：V-人体体积（L）；w-人体体重（kg）。
人体表面积计算B=0.0061H+0.0128w-0.1529 式中：B-人体表面积（cm2）；H-人体身高（cm）；w-人体体重（kg）。
2.3 人体整体惯性参数
3结论
动态人体模型是很多破坏性试验中一项重要的测试工具，如汽车碰撞试验、飞机弹射座椅研制试验、跳伞试验、直升飞机着地试验等。它的研究具有十分重大的意义。鉴于国外的动态安全人体模型具有欧美人的参数，它是基于欧美人的身材特点和力学特征设计的，如果用它来做有关中国人的安全试验将不符合实际情况，因此，必须生产出符合中国人身材特点和力学特性的动态人体模型。本项目就是根据这一需求，设计具有中国人生理特征的动态人体模型。主要成果如下：（1）对人体测量学中的测量术语及测量基准定义进行分析，研究并归纳了影响人体尺寸差异的主要因素，得出了要建立中国动态人体模型必须以中国人体测量数据为依据的结论。人体主要尺寸测量统计值具有明显的正态分布特征，对人体尺寸正态分布基本规律进行了探讨，在此基础上分析了人体尺寸间的相关性及其规律，详细地研究了推算和获取人体模型所需要的人体尺寸测量值的方法。（2）分析了人体模型的骨骼系统，研究了人体关节、关节类型以及关节运动，在此基础上研究了人体运动的关节链以及运动自由度，分析了人体关节具体的运动形式和运动范围。（3）研究了人体数学模型结构，在UG系统CAD平台上对人体模型各部分机械结构进行设计，主要涉及到人体颈部、胸部、腰部以及下肢的设计，为进一步研究其他百分位的人体机械模型奠定了基础。
参考文献
[1] 冯成德，郭柞达.人机工程学原理及应用[M].四川大学出版社，2000.