фізична модель руки людини

Фізична модель руки людини може бути використана:

1. Як протезування людям частково або повністью втративши верхні кінцівки.

2. Як заміна праці людини, коли використовується праця рук.

3. Для інших цілей. Наприклад , дослідники з Токійського університету сконструювали робота, який, використовуючи технологію комп'ютерного зору, виграє у людини в гру "камінь-ножиці-папір" в ста відсотках випадків. У число компонентів робота входять механічна рука-маніпулятор, яка складає фігури, відеокамера і комп'ютер.

Щоб сконструювати фізичну модель потрібно розуміти як рука працює, які рухи може виконувати і чому.

Будова руки людини:

Руки людини виконують багато різноманітних рухів. Руки не такі сильні, як нижні кінцівки, але зате вони здатні до різноманітних маніпуляцій, за допомогою яких ми можемо досліджувати і пізнавати навколишній світ. Верхня кінцівка складається з чотирьох сегментів: плечового поясу, плеча, передпліччя і кисті. Скелет плечового пояса утворений ключицею і лопатками, до яких прикріплені м'язи і верхня частина грудини. За допомогою суглоба один кінець ключиці з'єднаний з верхньою частиною грудини, інший - з лопаткою. На лопатці розташована суглобова западина - грушоподібне заглиблення, в яке входить головка плечової кістки. Плечі можна опускати, піднімати, відводити назад і вперед, тобто плечі забезпечують максимальну амплітуду рухів верхніх кінцівок.

Анатомічна будова руки досить просте. Рука прикріплюється до тулуба за допомогою кісток плечового пояса, суглобів та м'язів. Складається з 3-х частин: плеча, передпліччя і кисті. Плечовий пояс є найпотужнішим. Згинання рук в лікті дає рукам велику рухливість, збільшуючи їх амплітуду і функціональність. Кисть складається з безлічі рухомих суглобів, саме завдяки їм людина може клацати по клавіатурі комп'ютера або мобільного телефону, показувати пальцем в потрібному напрямку, нести сумку, малювати і т.д.

Плечі і кисті з'єднуються за допомогою плечових кісток, ліктьовий і променевої кісток. Всі три кістки між собою з'єднуються за допомогою суглобів. У ліктьовому суглобі руку можна згинати й розгинати. Обидві кістки передпліччя з'єднуються рухомо, тому під час руху в суглобах променева кістка обертається навколо ліктьової кістки. Кисть можна повернути на 180 градусів!

Зап'ястний суглоб з'єднує кисть з передпліччям. Кисть складається з долоні і п'яти виступаючих частин - пальців. Вона включає в себе 27 невеликих кісток. Зап'ясті складається з 8 невеликих кісток, з'єднаних між собою міцними зв'язками. Кістки зап'ястя, співчленами з кістками п'ястка, утворюють долоню кисті. До кісток зап'ястя прикріплені 5 кісток п'ястка. Перша п'ястно кістка є найкоротшою і плоскою. Вона з'єднується з кістками зап'ястя допомогою суглоба, тому людина може вільно рухати великим пальцем, відводити його вбік від інших. Великий палець складається з двох фаланг, інші пальці - з трьох. Будову кисті можна подивитися на ілюстрації.

М'язи руки представлені м'язами плеча, передпліччя і кисті. Більшість м'язів, що приводять в рух кисті і пальці, знаходяться в передпліччя. Велика частина з них - це довгі м'язи. За участю м'язів сухожилля, розташовані біля кісток зап'ястя, виконують згинальних-розгинальних функцію. Сухожилля міцно утримуються зв'язками і сполучною тканиною. Сухожилля м'язів проходять по каналах. Стінки каналів вистелені синовіальною оболонкою, яка закінчується на сухожиллях і утворює їх синовіальні піхви. Рідина, що знаходиться в піхвах, виконує роль мастила і забезпечує вільне ковзання сухожиль.

Двоголовий м'яз плеча (біцепс) з'єднується з передпліччям за допомогою зв'язок і сухожиль. Верхня частина м'язи ділиться на дві головки, які за допомогою сухожиль прикріплені до лопатки. У місці їх прикріплення знаходиться синовіальна сумка. Основну функцію двоголовий м'яз плеча виконує при згинанні і піднятті руки, тому у людей, що виконують важку фізичну роботу, або активно займаються спортом, ці м'язи дуже добре розвинені.

Пучки всіх трьох частин м'язи з'єднуються в одне ціле і переходять в сухожилля. У місці переходу м'яза в сухожилля знаходиться синовіальна сумка (лат. Bursa olecrani). Триголовий м'яз, розташована на задній поверхні плеча, і дельтоподібний м'яз (лат. Т. Deltoideus), що знаходиться над плечовим суглобом, прикріплені до лопатки. Лопатку підтримує м'яз-подниматель. Інші м'язи плечового пояса розташовуються в області грудей і шиї.

Конструювання фізичної моделі руки людини.

Слід зазначити, що для конструювання фізичної моделі руки людини залежить від цілі, для якої потрібен цей виріб. Від цього буде залежить складність конструкції.

Технологію вироблення відносно простої моделі опишемо нижче:

На першому етапі проводилася конструкторська і технологічна підготовка виготовлення моделі. Конструкторська підготовка виготовлення моделі може включати в себе: формулювання службового призначення виробу, розробку конструкції пристрою, вибір і обгрунтування використовуваних матеріалів, вибір і обгрунтування джерела живлення, створення ескізного проекту. Конструкція моделі буде складатись з чотирьох основних вузлів: блоку харчування; блоку втягивающих, пульта управління і кисті. При створенні моделі повинні бути використані матеріали, які відповідали чотирьом основним вимогам: міцність, доступність, простота обробки, довговічність. Таким чином, в моделі буде використаний мідна дріт, трубки з нержавіючої сталі, стрижні з вуглецевої сталі, гетинакс, дерево. Технологічна підготовка виробництва може бути розділена на наступні під етапи: виготовлення деталей моделі; створення технологічної схеми складання. При створенні технологічної схеми збірки повинні використовуватися принципи диференціації складальних операцій, забезпечення якості зібраного пристрою, мінімізація циклу збірки, мінімізація трудомісткості складальних робіт. Створення технологічної схеми складання повинне супроводжуватись вибором організаційної форми збірки, розбиттям виробу на неподільні складальні елементи, які були б зручні як з конструкторської, так і технологічної точки зору і вибором базової деталі. Технологічна схема складання повинна бути представлена у вигляді збільшеної схеми. З нашої точки зору саме ця форма подачі інформації дозволяє отримати повне уявлення про процес складання. Створення моделі пов'язане з виготовленням діодного моста блоку живлення, котушок блоку тяг, основи кисті і пальців. При виготовленні деталей пристрою повинні бути використані найпростіші механічні та слюсарні операції: свердління, пригонка, притирання, шліфтовка.