Каждая связь уменьшает число степеней свободы

Каждая связь уменьшает число степеней свободы

Зафиксировав одну точку свободного тела, сделав его звеном биокинематической пары, можно сразу лишить его 3х степеней свободы — возможных линейных перемещений вдоль трёх основных осей координат.

Почти во всех суставах (кроме межфаланговых, лучелоктевых и атлантоосевого) степеней свободы больше, чем одна. Поэтому устройство пассивного аппарата в них обусловливает неопределённость движений, множество возможных перемещений (неполносвязный механизм). Управляющие воздействия мышц формируют дополнительные связи и оставляют для движения только одну степень свободы (полносвязный механизм). Так обеспечивается одна единственная возможность движений — именно та, которая требуется. Множество степеней свободы биокинематической пары в многоосных суставах требует для выполнения каждого определённого движения:

а) выбора необходимой траектории;

б) управления движением по траектории (направлением и величиной скорости);

в) регуляции движения, понимаемой как борьба с помехами, сбивающими с траектории. Биокинематические пары, соединяясь последовательно или параллельно, образуют биокинематические цепи.

Биокинематическая цепь, в которой конечное звено свободно, называется незамкнутой. Например, свободные конечности, когда их концевые звенья свободны (боец в изготовке к рукопашному бою).

Если в биокинематической цепи нет свободного конечного звена, то она является замкнутой (например, два противника, сцепившиеся в захвате друг с другом).

В замкнутой или незамкнутой цепи невозможно одиночное, изолированное движение, т. е. движение в одном соединении. Так, сгибая и разгибая ногу для удара, можно убедиться в том, что движение в любом суставе непременно вызывает движение в других. Таким образом, в замкнутых цепях возможностей движений меньше, но управление ими точнее, чем в незамкнутых.

Рассматривая тело человека как сложный биомеханизм, кости как жёсткие звенья, а суставы как кинематические пары определённых классов, для всего человека имеем:

— подвижных костей —148, — суставов с 3мя степенями свободы — 29, — суставов с 2мя степенями свободы — 33, — суставов с 1й степенью свободы — 85, — всего степеней свободы для всего биомеханизма — 244.

Ещё новости
Новые статьи