人体的三类杠杆是

人身上有206块骨，其中有许多起着杠杆作用，当然这些起杠杆作用的骨不可能自动地绕支点转动，必须受到动力的作用，这种动力来自附着在它上面的肌肉，肌肉靠坚韧的肌健附着在骨上。例如肱二头肌上端肌腱附着在肩胛骨上，下端肌腱附着在桡骨上（如图），肱三头肌上端有肌腱分别附着在肩胛骨和肱骨上，下端附着在尺骨上。 </A>

人前臂的动作最容易看清是个杠杆了，它的支点在肘关节。当肱二头肌收缩、肱三头肌松弛时，前臂向上转，引起曲肘动作；而当肱三头肌收缩、肱二头肌松弛时，前臂向下转，引起伸肘动作。从上图很容易看出，前臂是个费力杠杆，但是肽二头肌只要缩短一点就可以使手移动相当大的距离。可见，费了力，但省了距离。如图是跑动时腿部肌肉示意图 </A>

股二头肌．当右腿向前跨步时，是右腿的髂腰肌收缩、臀大肌松弛，使右大腿抬起；股四头肌松弛，股二头肌收缩，使右膝弯曲。这时候，左腿由于它的髂腰肌松弛，臀大肌收缩，股四头肌收缩，股二头肌松弛，而伸直。在人体中，骨在肌拉力作用下围绕关节轴转动，它的作用和杠杆相同，称为骨杠杆。人体的骨杠杆运动有三种形式： </A>

1．平衡杠杆：支点在力的作用点和重力作用点之间。如颅进行的仰头和俯首运动。 </A>

2．省力杠杆：重力作用点在支点和力的作用点之间。如行走时提起足跟的动作，这种杠杆可以克服较大的体重。 </A>

3．速度杠杆：力的作用点在重力作用点和支点之间。如肘关节的活动，这种活动必须以较大的力才能克服较小的重力，但运动速度和范围很大。 </A>

人体力学是研究人体活动和在各种力学作业条件下活动能力的学科。该学科基于人体生理解剖学和理论物理学的知识,研究人体运动(活动)器官的结构与功能,每个关节以及整个身体运动规律。

人体具有功能完善的神经-肌肉-骨骼系统,通过如下4项生理活动构成人体力学的生理基础,保证人体随意活动与力学作业的顺利进行。

肌肉-骨骼系统的杠杆作用

第一类杠杆(支点位于作用点与阻力点之间)用于保持平衡。可用小的作用力克服大的阻力,它的机械效率可以大于或小于1。枕环关节、骨盆大腿关节、膝脚关节属于此类。如颈后肌牵拉为作用力,头重为阻力,枕环关节为支点,作用力及阻力在支点两侧,并与支点支持力方向相反,可借此种杠杆来调整人体姿态,以维持头部姿态平衡。第二类杠杆(阻力点位于作用点与支点之间)是省力杠杆,机械效率大于1。人脚尖站立时构成此类杠杆。踝关节跟腱为作用力,其重力(阻力)落在踝关节上,以拇趾底为支点来调整并保持走、跑、跳等动作的平衡。第三类是费力杠杆(动力点位于阻力点与支点之间),动力臂短于阻力臂。膝关节、肩关节、肘关节属于此类。如,手持重物时肘关节弯曲,肱二头肌作为作用力,手部为重力,关节滑车为支点。当肱二头肌收缩时,使肘关节弯曲以保持上肢的稳定姿态。

关节活动方向与角度

人体各活动部位(主要以关节为核心)的方向与角度,取决于关节的表面形态。它可决定关节移位的自由度。由于骨骼处于固定状态,关节的自由度不多于3个(少于机器人)。不同的关节具有不同的自由度(表1)。具有一个以上自由度的关节,可以使关节完成其最大可能的活动方向。如有3个自由度的骨盆和下颌关节,可以完成上下、左右、前后方向的动作。肩关节可完成人体坐标系上的3个方向活动:在矢状面上的弯曲与伸展;在前额面上的内收与外展; 沿着垂直轴旋转。人体各活动部位具有各自不同的活动方向与范围。

肌肉力与能量

肌肉活动(收缩、舒张、保持紧张度三种形态,机器人不具备)时,消耗能量。活动量(强度)越大,参与活动的肌肉块就越多,消耗能量也越多。例如,与安静相比,人体维持站立姿势参与的肌群多,能量代谢率有时高于安静状态的22%。能量代谢率的升高伴随一系列生理功能(呼吸循环与产热等)的增加。当超负荷或人体活动严重受阻(如,压力服处于加压状态)时,肌肉力与能量消耗过度增加,还会产生物质代谢障碍,促使疲劳(机器人不具备)。因此,省力节能是重要的人体力学预防对策。

姿态(或体位)的调节控制

在正常状态下,大脑调节控制肌肉骨骼系统的工作状态(有关肌肉群参与活动),完成各种随意动作;与此同时,在大脑-小脑-平衡器官联合调整控制之下,通过各有关肌肉群的工作稳定体位或姿态。如人体在坐、立、步行或跑步时,通过复杂的神经-肌肉-骨骼系统与平衡器官的协同工作,保持人体不偏离重心(动物的重心不同于人体),实现人体应有的体位或姿态。在力学作业时,只有采取有效的人体力学作业方式或防护措施,才可以通过上述同样机理取得满意效果。显然,机器人不具备、生物不完全具备这种复杂的、灵敏的调节控制系统。