人体骨关节连接 ---- 椭圆关节与鞍状关节

车辆 1302 班 437宿舍

殷越 王梓悦 杨光 王嘉辉

• 人体一直是人们公认最为神奇的“机械”， 其中有许多神奇的机构令人们不得不感叹

造物主的神奇。最近几十年，生物仿生学成为发展十分迅速的热门学科。其中，机械手臂的研制一直之重中之重。今天我们将为大家介绍其中的两种重要关节

------------- 鞍状关节与滑车关节

介绍思路• 关节名称（简介）• 结构特点• 运动特点• 代表关节• 实际应用

• 鞍状关节一个鞍状关节包含两个 U 形表面，彼此呈直角嵌合, 中心部分接触于两骨块的凹槽中，如同马安置于马背上，彼此可沿另一骨块进行双向的移动。

• 相对两骨的关节面都是马鞍形，二者互为关节头和关节窝，可沿水平冠状轴做屈伸运动和水平矢状轴做收展运动。

鞍状关节结构特征• 一个鞍状关节包含两个 U 形表面 , 彼此呈直

角嵌合 , 中心部分接触于两骨块的凹槽中 ,如同马安置于马背上。

• 鞍状结构的运动特点 彼此可沿另一骨块进行双向的移动。此种

关节常见于拇指与手指骨的交接处。此关节的运动自由度为 2 ，较为

灵活。 可沿水平冠状轴做屈伸运动 和水平矢状轴做收展运动。

• 目前在生物仿生学上已经有许多工程师在尝试复制这种关节的结构与功能，其中哈尔滨科学技术大学在 1992 年的一份期刊中就已经介绍了相关构想。

• 《机器人仿生手爪机构模型的研究 》杨兰生• http://kreader.cnki.net/Kreader/

CatalogViewPage.aspx?dbCode=CJFQ&filename=HLGX199203002&tablename=CJFD1992&compose=&first=1&uid=WEEvREcwSlJHSldRa1Fhc094WjBucURCenVJdk00UlpBVCtZR2FBdVdMZGZIQ0k2YXVqVUFzWHJzenBtRmRNPQ==

在文献中提到了拇指安装管节的仿制，采用如图所示的结构。

为了保证鞍状关节自由度为 2 的特点，该仿生关节采用了两个电机进行驱动以代替肌肉的收缩。

滑车关节

滑车关节的结构特征• 滑车关节（ hinge joint ）又名屈戍关节，关

节头呈滑车状，关节窝正中有矢状方向的嵴，与关节头的沟相对应。仅能沿冠状轴做屈、伸运动，手的指间关节属于此类型。屈时两骨互相靠拢，角度变小；伸时两骨离开，角度增大。换种说法，一骨的凸面与另一骨的凹面形成滑车关节。这种来来回回的运动主要发生在一个面上，如肘关节。

• 该类关节相对来说较为简单，只有一个自由度，

• 在人体中只有两个部分为滑车关节：指关节，肘关节。

肘关节示意图

指关节• 除拇指以外的其他四指的指关节都由滑车关节构成，只有一个自由度，但同时保持了较高的力量和机械强度。

• 通过以上两种关节的介绍我们认识到，生物体本身具有极为巧妙的机械结构。

• 因此，对生物体的模仿与复制对于机械专业具有十分重要的意义。值得我们继续研究。

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