第十章 仿人體組織結(jié)構(gòu)的機(jī)械及其設(shè)計(jì)

第三篇仿生機(jī)械設(shè)計(jì)與分析BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的機(jī)械及其設(shè)計(jì)BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY3第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及其設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第一節(jié)概述仿人體組織結(jié)構(gòu)的機(jī)械研究內(nèi)容與仿生醫(yī)學(xué)的研究內(nèi)容重疊；實(shí)際上。人體相當(dāng)于一個(gè)高度智能化的機(jī)械系統(tǒng)，人體軀干支撐四肢和頭顱，而且容納各種器官。上肢相當(dāng)于機(jī)器的工作執(zhí)行系統(tǒng)，下肢相當(dāng)于走行系統(tǒng)；大腦相當(dāng)于信息處理系統(tǒng)（CPU），眼睛相當(dāng)于視覺傳感器；耳朵相當(dāng)于聽覺傳感器；鼻子相當(dāng)于嗅覺傳感器；嘴和耳形成語音系統(tǒng)、食道以及消化系統(tǒng)相當(dāng)于能量共給系統(tǒng)；肌肉是軀干、四肢以及各器官運(yùn)動的驅(qū)動系統(tǒng)；骨骼是支撐系統(tǒng)，心臟相當(dāng)于動力系統(tǒng)等。所有各部分都在大腦的支配下協(xié)調(diào)工作。因此，人體中的許多部件都可以使用機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)。所以仿生醫(yī)學(xué)的發(fā)展與機(jī)械學(xué)密切相關(guān)。4第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及其設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一、人體仿生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的最新成就世界各國都在致力于研究代替人體器官的各種仿生醫(yī)學(xué)裝置。如仿生人工眼、仿生人工耳、仿生人工鼻、仿生人工心臟、仿生人工皮膚、仿生人工肌肉、仿生人工關(guān)節(jié)、仿生人工假肢等；目前正在研究仿生電子人和智能仿真人。這些仿生醫(yī)學(xué)和仿生機(jī)械學(xué)的結(jié)合，正在促使多學(xué)科的交叉滲透和融合。而且出現(xiàn)了大量可喜的成果，有些已經(jīng)造福于人類。5第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第一節(jié)概述1、仿生人工假肢：仿生人工假肢主要指人體上肢、下肢、關(guān)節(jié)、腳等肢體的機(jī)械裝置。具有代表性的產(chǎn)品為機(jī)電假肢，假手以及各類人工關(guān)節(jié)等，人工關(guān)節(jié)是仿生假肢中的重要組成部分。6第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及其設(shè)計(jì)第一節(jié)概述2、仿生假耳圖示的仿生耳中a：為傳聲器，B：為細(xì)導(dǎo)線，將傳聲器連接到語音處理器，c:為語音處理器；D:為傳輸線圈；E:為接收器；F:為電極陣列；G:為耳蝸；H:為聽覺神經(jīng)。仿生耳朵用一個(gè)外部傳聲器將聲音經(jīng)過處理器傳到大腦,經(jīng)過處理后可辨別聲音。7第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及其設(shè)計(jì)第一節(jié)概述3、仿生肌肉（1）硅膠肌肉：把日常可見的釣魚線或縫線盤繞成束，制成了強(qiáng)韌且成本低廉的人工肌肉，其力量是一般肌肉的100倍，可以應(yīng)用于制作機(jī)器人、假肢（2）聚合物纖維肌肉：以聚乙烯和尼龍制成的高強(qiáng)度聚合物纖維肌肉，這種材料可隨環(huán)境溫度的變化伸縮，肌肉力是同樣大小天然肌肉的100倍。8第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及其設(shè)計(jì)第一節(jié)概述（3）氣動人工肌肉膠筒套充氣時(shí),直徑變大，其彈性變形壓迫外部編織網(wǎng),由于編織網(wǎng)剛度很大,直徑變大時(shí),長度則縮短。此時(shí),如果將氣動人工肌肉與負(fù)載相聯(lián),就會產(chǎn)生收縮力；反之,當(dāng)放氣時(shí)氣動人工肌肉彈性回縮,直徑變細(xì),長度增加,收縮力減小。氣動人工肌肉在無壓狀態(tài)下輸出力為零,無承載能力。氣動人工肌肉的運(yùn)動方式和力、長度特性酷似生物肌肉。另一種氣動肌肉主要由中空的人造橡膠缸筒構(gòu)成，內(nèi)部嵌有尼龍纖維。當(dāng)氣動肌腱內(nèi)充滿空氣的時(shí)候，其直徑增加，長度縮短，形成一種流暢的彈性運(yùn)動。9第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及其設(shè)計(jì)第一節(jié)概述4、仿生心臟用機(jī)械手段代替心臟的泵血功能，維持人體的血液循環(huán)的機(jī)械裝置。人造心臟本體可取代患者心臟的左右心室，微型鋰電池和操縱系統(tǒng)植入患者腹腔，用以提供動力。外接電池組可通過安裝在腹部皮膚下的能量傳輸裝置對微型鋰電池進(jìn)行充電。仿生人工心臟已經(jīng)在動物實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)成功，也在急搶救危險(xiǎn)病人中得到應(yīng)用，最長患者已經(jīng)成活半年。如果仿生心臟獲得完全成功，將會挽救數(shù)量眾多的心臟病患者的生命。下面從血液循環(huán)的角度簡單介紹心臟的工作過程。10第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第一節(jié)概述左心室收縮，通過主動脈血管輸送到身體各部分；靜脈血由上腔靜脈和下腔靜脈回流發(fā)到右心房和右心室，然后進(jìn)入肺動脈。血液由肺部獲得氧氣后經(jīng)過肺靜脈進(jìn)入左心房和左心室，獲得充足的氧分后，經(jīng)肺靜脈回流左心房，又由左心室經(jīng)主動脈送往全身的器官和組織。心臟以固定的頻率收縮和舒張，引起循環(huán)血液的往復(fù)運(yùn)動，完成心臟的泵血。心臟系統(tǒng)主要由右心房、右心室，左心房、左心室，靜、動脈血管及瓣膜組成。心臟實(shí)際上就是一個(gè)動力泵，不斷泵出新鮮血液通過動脈血管到身體的各個(gè)部分，通過靜脈回收的血液經(jīng)肺循環(huán)補(bǔ)充氧分后再由心臟動脈流出。11第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)一、游動類型第一節(jié)概述仿生人工心臟通過一個(gè)內(nèi)置渦輪泵，將人體血液從左心室通過動力泵輸送到主動脈，之后憑借安裝在腹部的電源提供的動力，向身體各個(gè)部位不間斷供血，持續(xù)不斷的血流不會產(chǎn)生脈動。機(jī)械心臟內(nèi)部的磁場，使送往全身的器官和組織。心臟以固定的頻率收縮和舒張，引起循環(huán)血液的往復(fù)運(yùn)動，完成心臟的泵血。12第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第一節(jié)概述5、仿生眼睛有三種類型的仿生眼（1）外部攝像機(jī)將圖像信號傳送到視網(wǎng)膜芯片上，芯片電極刺激大腦產(chǎn)生反應(yīng)。（2）微型攝像機(jī)植入眼睛內(nèi)部，將圖像信號放大到視網(wǎng)膜芯片上，適用黃斑病變患者。（3）外部攝像機(jī)將圖像信號直接傳送到大腦電極

產(chǎn)生反應(yīng)。13第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第一節(jié)概述6、人工血管支架支架留在血管內(nèi)放入支架支架擴(kuò)張人工血管支架已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，圖示為機(jī)架輸入血管及留在血管內(nèi)示意圖。14第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第一節(jié)概述二、仿生肢體人體骨骼主要指大臂骨、小臂骨、指骨、大腿骨、、小腿骨、踝骨以及脊椎骨等。主要關(guān)節(jié)有：肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及踝關(guān)節(jié)。人體骨骼和關(guān)節(jié)是肢體仿生的重點(diǎn)肢體主要由骨骼、關(guān)節(jié)和肌肉在組成，發(fā)生損傷的部分主要是骨骼和關(guān)節(jié)。15第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第一節(jié)概述1、上假肢分類：（1）按截肢部分肩離斷假肢：代替肩關(guān)節(jié)以下的手臂按照截肢部位分類大臂假肢：不含肩關(guān)節(jié)、大臂以下的手臂肘離斷假肢：肘關(guān)節(jié)以下的小臂腕離斷假肢：腕骨和手假手肢：個(gè)別假手指16第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第一節(jié)概述裝飾假肢：為了美觀按照假肢使用目的分類功能機(jī)電假肢：可控性性生物實(shí)用假肢臂專用假肢：便于勞動的假肢。第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析一、關(guān)節(jié)組成及工作原理第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析關(guān)節(jié)頭：關(guān)節(jié)組成關(guān)節(jié)窩：關(guān)節(jié)軟骨：關(guān)節(jié)腔：關(guān)節(jié)面：關(guān)節(jié)相當(dāng)于運(yùn)動副。是兩個(gè)骨骼之間的可動連接。把骨骼看作構(gòu)件，則運(yùn)動副和關(guān)節(jié)的含義是相同的。18第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)二、關(guān)節(jié)種類及簡圖描述1、肩關(guān)節(jié)人體大臂與身體肩胛骨之間的活動連接，可做空間360

的轉(zhuǎn)動，相當(dāng)于3自由度的球面運(yùn)動副。第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析19第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)人工肩關(guān)節(jié)圖為按球面副設(shè)計(jì)的幾種典型的仿生人工肩關(guān)節(jié)，下方長釘固定于大臂肱骨中，上方球窩固定在鎖骨中，保證二者之間的空間轉(zhuǎn)動。人工肩關(guān)節(jié)產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，是比較成熟的人工關(guān)節(jié)。

第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析20第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)2、肘關(guān)節(jié)肘關(guān)節(jié)是人體上肢大臂與小臂之間的連接關(guān)節(jié)，是一個(gè)復(fù)關(guān)節(jié)，由三個(gè)關(guān)節(jié)組合在同一關(guān)節(jié)囊而成。1、肱尺關(guān)節(jié)：是肘關(guān)節(jié)的主關(guān)節(jié)，由肱骨滑車與尺骨滑車組成的關(guān)節(jié)。2、肱橈關(guān)節(jié)：由肱骨小頭和橈骨的關(guān)節(jié)凹構(gòu)成。只能作曲伸和回旋運(yùn)動。3、尺近側(cè)關(guān)節(jié)：由橈骨環(huán)狀關(guān)節(jié)面與骨上端的關(guān)節(jié)。第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析21第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)時(shí)，往往將其簡化為一個(gè)轉(zhuǎn)動副，如圖10-8b所示；人工肘關(guān)節(jié)如圖所示。上方長釘固定于上臂肱骨中，下方長釘固定于小臂尺骨中。右圖為驅(qū)動關(guān)節(jié)的人工肌肉。第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析22第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)3、腕關(guān)節(jié)腕關(guān)節(jié)又稱橈腕關(guān)節(jié)，這是因?yàn)槌吖遣粎⑴c此關(guān)節(jié)的組成。腕關(guān)節(jié)由手的舟骨、月骨和三角骨的關(guān)節(jié)面作為關(guān)節(jié)頭，橈骨的腕關(guān)節(jié)面和尺骨頭下方的關(guān)節(jié)盤作為關(guān)節(jié)窩而構(gòu)成，是典型的橢圓形關(guān)節(jié)。關(guān)節(jié)的前、后和兩側(cè)均有韌帶加強(qiáng)，其中掌側(cè)韌帶最為堅(jiān)韌，所以腕的后伸運(yùn)動受限制。橈腕關(guān)節(jié)可作屈曲、伸展、及外展運(yùn)動，腕關(guān)節(jié)醫(yī)學(xué)解剖圖見圖所示。第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析23第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動屈曲：向手心方向運(yùn)動稱為屈曲，也叫掌的屈腕。伸展：仰向手背方向運(yùn)動稱為伸展，也叫掌的伸腕或背伸。外展：解剖位側(cè)展手腕，稱為外展或橈偏。。由于腕關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，骨骼很多，目前市場尚無標(biāo)準(zhǔn)化的腕關(guān)節(jié)，只能根據(jù)具體患者進(jìn)行人工假體骨骼置換。人工腕關(guān)節(jié)假體結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成，即橈骨假體和掌骨假體，橈骨假體遠(yuǎn)端復(fù)合聚乙烯球頭，與掌骨假體金屬臼對應(yīng)。金屬部分以鈦、鋁、鈮合金制成，可適當(dāng)折彎以利掌骨假體插入，圖所示為仿生人工月骨置換圖。第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析24第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)4、髖關(guān)節(jié)髖關(guān)節(jié)是指大腿與骨盆之間的連接部分，由髖臼和股骨頭組成。由于髖臼較深能容納股骨頭的2/3，而且髖關(guān)節(jié)囊及周圍的肌肉又比較強(qiáng)厚，因此，穩(wěn)固性比肩關(guān)節(jié)大。髖關(guān)節(jié)也是最容易受損的關(guān)節(jié)。人工髖關(guān)節(jié)見圖示。第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析25第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)5、膝關(guān)節(jié)：膝關(guān)節(jié)由股骨下端的關(guān)節(jié)面，脛骨上端的關(guān)節(jié)面和髕骨關(guān)節(jié)面構(gòu)成，見圖所示。其對應(yīng)機(jī)構(gòu)簡圖見圖所示，為簡單的轉(zhuǎn)動副。膝關(guān)節(jié)是最容易損傷的關(guān)節(jié)主要有：（1）膝關(guān)節(jié)骨折（2）臏腱斷裂或韌帶損傷（3）膝關(guān)節(jié)半月板損傷（4）關(guān)節(jié)疾病造成的損傷第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析26第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)針對不同損傷部位，人工膝關(guān)節(jié)可作局部修復(fù)和整體修復(fù)第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析27第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)人工膝關(guān)節(jié)也可以采用連桿機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)，承載能力更大些。ABCDABCD第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析28第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)型的膝關(guān)節(jié)已經(jīng)規(guī)格化、系列化，以下是幾種典型的連桿膝關(guān)節(jié)第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析29第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)6、踝關(guān)節(jié)踝關(guān)節(jié)是人類足部與小腿相連的部位，如下圖。腳踝骨的組成包括7塊跗骨加上足部的跖骨和小腿的脛骨與腓骨。雖然踝關(guān)節(jié)周圍韌帶強(qiáng)而有力，但踝關(guān)節(jié)負(fù)重最大，關(guān)節(jié)面較小，腳踝骨還是經(jīng)常發(fā)生損傷，損傷部位經(jīng)常發(fā)生在內(nèi)外踝骨，特別是外踝更多。圖示為仿生人工腳踝假體，相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)動副連接了小腿與腳骨。第二節(jié)仿生關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析30第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析一、仿生上假肢的機(jī)構(gòu)原型設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析根據(jù)人體上肢的生物原型，肩離斷上肢的生物學(xué)模型有以下幾種。3R并聯(lián)機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)易控制，但尺寸大。關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動液壓驅(qū)動31第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析大臂離斷的上肢生物學(xué)模型有以下幾種。小臂離斷的上肢生物學(xué)模型有以下幾種。手的自由度計(jì)算：指關(guān)節(jié)為轉(zhuǎn)動副，共14個(gè)；指節(jié)為構(gòu)件。共14個(gè)。32第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析8仿生手指的生物學(xué)模型以及結(jié)構(gòu)如下：連桿機(jī)構(gòu)型手指鉸鏈型手指33第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析圖示為另外可用的單自由度的連桿機(jī)構(gòu)型手指和拇指機(jī)構(gòu)圖拇指機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件1采用了自適應(yīng)構(gòu)件。即構(gòu)件1可根據(jù)受力大小自動調(diào)整軸向尺寸，進(jìn)而適應(yīng)被夾持物體的尺寸、形狀與受力大小。自適應(yīng)原理也適用于其他手指的設(shè)計(jì)。自適應(yīng)構(gòu)件在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)可視為剛體。34第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析二、仿生上肢的設(shè)計(jì)仿生上肢包括手、小臂以及大臂，其設(shè)計(jì)過程已經(jīng)由裝飾性上肢發(fā)展到機(jī)電控制的仿生上肢，材料也由塑料發(fā)展到模擬皮膚結(jié)構(gòu)的硅橡膠?？刂剖侄我餐ㄟ^神經(jīng)、發(fā)展到大腦控制。圖示為仿生機(jī)械手，動作靈活；如果包裝硅膠皮膚，更加逼真。35第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析假肢手的種類非常多，常用三指和五指假肢手。從功能應(yīng)用角度出發(fā)，三指手就夠用了，但從美觀出發(fā)，五指手用的最多。圖示給出沒有佩戴硅膠手套的仿真機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖。1型為一個(gè)自由度的肌電假手，機(jī)電信號控制手指動作，適用于腕關(guān)節(jié)離斷的截肢患者；2型適用小臂截肢的患者，肌電信號控制手指動作，腕關(guān)節(jié)被動旋轉(zhuǎn)；3、4型也適用小臂截肢的患者，但具有二個(gè)自由度，即手指轉(zhuǎn)動自由度和腕關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動自由度。36第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析圖1示的假手，每個(gè)關(guān)節(jié)只有一個(gè)自由度，因此只有一個(gè)驅(qū)動電機(jī)。但手指關(guān)節(jié)用繩索代替肌肉筋腱結(jié)構(gòu)，37第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析圖示為機(jī)電假肢的控制模塊38第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第三節(jié)仿生人體上肢的設(shè)計(jì)與分析圖1示為3D打印的仿生機(jī)械手，生物相容性材料現(xiàn)在已經(jīng)可以被打印成骨架,可生物降解的人造韌帶也可以被用來取代撕裂的前交叉韌帶,該機(jī)械手在電腦控制下，可以完成許多復(fù)雜的動作。如可以拿取硬幣、雞蛋、水杯、開關(guān)電器，甚至可以在黑板上寫字等多種復(fù)雜動作。39第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第四節(jié)仿生人體下肢的設(shè)計(jì)與分析第四節(jié)仿生人體下肢的設(shè)計(jì)與分析一、仿生人體下肢的機(jī)構(gòu)原型設(shè)計(jì)圖示的下肢體示意圖中，肢體相當(dāng)于機(jī)構(gòu)的構(gòu)件，設(shè)計(jì)比較簡單；相當(dāng)于運(yùn)動副的關(guān)節(jié)是的設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。鉸鏈關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)最簡單，但實(shí)現(xiàn)卻比較較難。各關(guān)節(jié)采用關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動。顯然，3自由度的球面髖關(guān)節(jié)很難用電機(jī)驅(qū)動。40第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第四節(jié)仿生下體上肢的設(shè)計(jì)與分析圖示的髖關(guān)節(jié)采用3自由度的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，控制則容易得多，但機(jī)構(gòu)尺寸偏大。圖示連桿型下假肢，采用液壓或氣壓驅(qū)動智能化的下假肢已經(jīng)問世，電源可控制系統(tǒng)可隨身攜帶。41第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第四節(jié)仿生下體上肢的設(shè)計(jì)與分析下肢中。腳部結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，其中大腳趾和小腳趾2個(gè)轉(zhuǎn)動副，其余每個(gè)腳趾有3個(gè)轉(zhuǎn)動度，共計(jì)13個(gè)自由度。仿生腳的工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常對腳的機(jī)構(gòu)所設(shè)計(jì)簡化。柔性機(jī)械腳腳42第十章仿人體組織結(jié)構(gòu)的的機(jī)械及設(shè)計(jì)第四節(jié)仿生人體下肢的設(shè)計(jì)與分析二、仿生人體下肢仿生人體下肢的設(shè)計(jì)要比上肢容易的多。這是因?yàn)樯现侨说木?xì)操作部分，在其工作空間內(nèi)，手要完成各種復(fù)雜的動作。手如可以穿針引線等多種復(fù)雜動作。因此，