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人體力學（human mechanics）是運用力學原理研究維持和掌握身體的平衡，以及人體從一種姿勢變成另一種姿勢時身體如何有效協調的一門科學。它基於人體生理解剖學、理論物理學的知識,研究人體運動器官的結構、功能與運動規律,從而指導人體防護與保健。在體育、舞蹈、搬運和負重、醫療、航空和航天等領域都有廣泛應用。

關節活動

人體各活動部位(主要以關節為核心)的方向與角度,取決於關節的表面形態。它可決定關節移位的自由度。由於骨骼處於固定狀態,關節的自由度不多於3個(少於機器人)。不同的關節具有不同的自由度(表1)。具有一個以上自由度的關節,可以使關節完成其最大可能的活動方向。如有3個自由度的骨盆和下頜關節,可以完成上下、左右、前後方向的動作。肩關節可完成人體坐標系上的3個方向活動:在矢狀面上的彎曲與伸展；在前額面上的內收與外展；沿着垂直軸旋轉。人體各活動部位具有各自不同的活動方向與範圍。

肌肉力與能量

肌肉活動(收縮、舒張、保持緊張度三種形態,機器人不具備)時,消耗能量。活動量(強度)越大,參與活動的肌肉塊就越多,消耗能量也越多。例如,與安靜相比,人體維持站立姿勢參與的肌群多,能量代謝率有時高於安靜狀態的22%。能量代謝率的升高伴隨一系列生理功能(呼吸循環與產熱等)的增加。當超負荷或人體活動嚴重受阻(如,壓力服處於加壓狀態)時,肌肉力與能量消耗過度增加,還會產生物質代謝障礙,促使疲勞(機器人不具備)。因此,省力節能是重要的人體力學預防對策。

調節控制

在正常狀態下,大腦調節控制肌肉骨骼系統的工作狀態(有關肌肉群參與活動),完成各種隨意動作;與此同時,在大腦-小腦-平衡器官聯合調整控制之下,通過各有關肌肉群的工作穩定體位或姿態。如人體在坐、立、步行或跑步時,通過複雜的神經-肌肉-骨骼系統與平衡器官的協同工作,保持人體不偏離重心(動物的重心不同於人體),實現人體應有的體位或姿態。在力學作業時,只有採取有效的人體力學作業方式或防護措施,才可以通過上述同樣機理取得滿意效果。顯然,機器人不具備、生物不完全具備這種複雜的、靈敏的調節控制系統。

失重對人體的影響

失重是航天中遇到的一種特殊環境因素，對人體肌骨系統、心血管系統、免疫系統等均會產生顯著影響。

在長期和重複航天飛行時，骨和鈣代謝的進行性和積累性變化將導致骨密度下降和骨礦鹽含量的再分布。失重引起的骨質降低及鈣、磷代謝負平衡在返回後較難恢復，且可能出現骨折等損傷，影響航天員的健康。

重力負荷的消失將導致人體骨骼肌尤其是抗重力肌的明顯萎縮，並伴有肌纖維類型、代謝方式以及肌肉收縮功能的改變等。失重性肌萎縮的發生不僅影響航天員的在軌飛行時間和工作效率，也嚴重影響了航天員返回地面後的再適應能力。

失重對人體心血管系統具有廣泛的影響，主要表現為航天后立位耐力不良。血液總量減少雖是引起飛行後心血管失調變化的主要原因和必要條件，但非唯一原因，有時甚至並非必要條件。動脈系統功能的變化在航天所致航天員立位耐力不良的發生中可能起到重要作用。

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