26、人类手部的结构、功能与抓握机制解析

人类手部的结构、功能与抓握机制解析

1. 人类手部的进化与结构特征

1.1 进化方向

人类从四肢运动转变为双足运动后，前肢（上肢）逐渐演变成了抓握的“工具”，手臂和手获得了自由。从进化角度来看，人类手部的进化主要有三个方向：
- 增加手指数量：从鱼类鳍向五指四肢的转变过程可体现这一点。
- 提高手指（指骨）的灵活性：相较于其他灵长类动物，人类手指的活动度更高，抓握的可能性更多。
- 优化手部主要区域的比例：如Gegenbauer提出的脊椎动物肢体结构原型所展示的。

1.2 手指数量与抓握功能

通常情况下，大多数抓握动作仅需三根手指就能完成，五指结构看似有些冗余。但复杂的抓握和精细操作则必须依靠五指来完成。而且，数字5在人体结构中似乎与其他部分存在对应关系，不过人类大脑对这些对应关系的意义尚未完全理解。

1.3 不同灵长类动物手部抓握比较

与猴子相比，人类由于手指和手掌比例的不同，在抓握某些物体时更加容易。猴子手部抓握的难度相对较大，这体现了人类手部进化在抓握功能上的优势。

2. 人类手部抓握的分类与特点

2.1 Cutkosky抓握分类

Cutkosky从精度和力量两个主要视角对人类手部抓握情况进行了系统化分类，主要基于使用的手指数量，分为强力抓握和精确抓握两个方向：
- 强力抓握：强调抓握的安全性和稳定性，通常所有手指都会参与抓握。除了球形抓握外，掌骨在强力抓握中的作用相对较小。因此，目前现有的拟人化抓具在进行安全抓握时，往往忽略了对掌骨的建模。
- 精确抓握：注重灵活性和精细度，涉及对被抓