Арсенал наших рухових можливостей

Рухові можливості людського тіла величезні. Щоб оцінити їх повною мірою, згадаємо деякі відомості з механіки.
Абсолютно вільне тіло має шість ступенів свободи: три взаємно перпендикулярних напрямку руху (вгору-вниз, вправо-вліво, вперед-назад) і три взаємно перпендикулярні осі обертання, що йдуть у тих же напрямках. Наявність цих шести ступенів свободи дає можливість тілу переміщатися і обертатися будь-яким чином, за всіма мислимими проміжним напрямами і осях. На що ж здатна з цієї точки зору наше тіло?
Зрозуміло, що поступальні рухи однієї кістки відносно сочленяющейся з нею іншої неможливі. Ми не в змозі, наприклад, відокремити передпліччя від плеча, розірвавши ліктьовий суглоб. З'єднання наших кісток передбачають можливість тільки обертальних рухів з тих чи інших осях на певні кути. У різних суглобах обсяг рухів неоднаковий. Розрізняють суглоби одноосьові, двоосні і тривісні. Типовими одновісними суглобами є зчленування між суглобами наших пальців. До двуосним відносяться, наприклад, ліктьовий суглоб, в якому можливі два види рухів (згинання-розгинання і обертання всередину-назовні), і променевозап'ястний суглоб, забезпечує згинання-розгинання кисті і приведення-відведення її. Тривісних суглобів у нас всього два - кульшовий та плечовий. Як бачимо, рухливість суглобів перевершує таку у звичайних технічних пристроях. Шарніри в типовому випадку володіють лише однією віссю обертання. Максимальною рухливістю в техніці мають двоосні з'єднання - кульовий шарнір, кулачковий та кулісний механізми.
Якщо вже в самому пристрої суглобів, що мають часом по 2-3 ступеня свободи, закладені досить великі рухові можливості, останні величезною мірою зростають завдяки тому, що ми маємо в нашому тілі не ізольовані пари кісток, а ряд кінематичних ланцюгів з кількома послідовними ланками. В основному виділяють 14 головних кінематичних ланок тіла: голова, тулуб і по 3 на кожній з чотирьох кінцівок (на руці - кисть, передпліччя, плече і на нозі - стопа, гомілка, стегно). Властивості кінематичного ланцюга дуже цікаві. Існує правило: число ступенів свободи периферичного ланки ланцюга дорівнює сумі ступенів свободи попередніх ланок. Звідси можна, наприклад, бачити, що наш основний робочий орган - кисть руки має 7 ступенів свободи по відношенню до тулуба: 2 осі у променево і ліктьового і 3 осі у плечового суглобів. Іншими словами, кисть нашої руки являє собою не тільки абсолютно вільне тіло (для цього достатньо 6 ступенів свободи). Вона має резервну ступінь свободи, тобто певний запас надійності і зберігає повний обсяг рухових можливостей навіть при втраті одного з рухів в якомусь суглобі. В останні десятиліття часто і палко дискутували про те, чи може машина замінити мозок людини, стати рівноцінним йому. Думається, що повністю замінити руку людини було б для машини також надзвичайно складним завданням.