ZKX's LAB

既然轴承那么完美,人体为什么没有进化出轴承状关节结构?

2020-11-29新闻10

轴承也许是机械设备中最普遍的一个应用,它的功能是支撑转动,减少摩擦系数的一种机械结构!轴承发展到现代已经不仅仅是支撑转动,还有直线轴承以及支撑端部推力轴承等!这种机械设备的效率倍增器会适合人类吗?为什么人类没有进化出类似的结构?

一、人类身上的“轴承”

并非是人类身上没有轴承,假如要归类的话,人体的关节是可以归类到推力轴承一类,如果各位有兴趣,不妨来看看人体的膝关节!

上图为人体的膝关节,影响实现的韧带已经移除!膝关节只能单一前后活动,不能左右两边运动,并且有关节腔的运动约束以及关节液的润滑,还有软骨的缓冲,以及内外侧副韧带的约束,完成了一个完美的人体轴承结构,径向的耐受力极强,如果您没有概念,那么请回一下举重运动员举起杠铃的那一刹那,200kg左右的重量每个关节都得承受100kg,要知道这是血肉之躯哦!不过需要注意的是,膝关节也非常容易受伤,比如不注意运动强度或者姿势,膝关节反转拉伤甚至拉断韧带或者半月板磨损的案例是很高的,高强度运动之前请注意热身以及合理的休息!

二、人体的关节为什么不是转动结构的?

大家都知道,人体的关节运动都是有范围的,比如膝盖并不能反转,假如发生,那么肯定是极其严重的受伤,也许有极少数的可以突破到某个角度,但正并非常人所能达到!而约束这个位置的关节的结构与韧带,两者一起组成了人体运动的标准方向!

我们的身体结构决定了我们无法转动,假如膝关节前后摆动不受约束的话,那么我们步行将会非常可笑,唯一的结果就是脚步迈出去身体却没有前进,因为膝关节反向弯曲了,记得好莱坞有部电影中的外星人膝关节可以反向弯曲,并且弯曲后将会开启超级弹跳力模式,但对于人类来说,这只是脑洞而已!

三、假如人体有转动的轮子,会如何?

我们的身体结构决定了不可能是能够转动无障碍的轴承,那么假如人类进化出轮子呢?会让我们效率倍增吗?

轮子的效率高吗?这是毫无疑问的,但轮子的适应性强吗?也许无法适应地球上99.99%以上面积的区域,即使在市区,也仅仅只能在道路上使用而已,不妨各位想想残疾人出行有多困难就知道了!所以设计帮助人类工作的机器人和人类结构类似的是有原因的,因为人体的关节与运动结构几乎可适应100%的区域,为替代人类工作的机器人当然是参考人类而不是参考汽车了!

很难想象轮子可以做出如此动作,不过有一点要指出的是,轮子加上膝关节也许可以达到非常完美的程度,那就是平路用轮子,楼梯用关节,这样配合不是最理想的状态么?

但我们人类不可能进化到这个状态,但也许可以通过外骨骼机械将人类直接拥有这样的结构就可以了,也许这一天并不会太晚,你看上图如此灵活的机器人,不消时日我们就可以在市场为自己挑选一款合适的外骨骼了!

#科学

随机阅读

qrcode
访问手机版