运动学是研究步行时肢体运动时间和空间变化规律的科学方法，主要包括:步行整体时间与空间测定和肢体节段性运动方向测定，主要围绕影响步态的六大因素的测量，来进行运动学分析。

国内较早从事步态研究的有戴克戎等人，早在1982年就做了相关研究。他们采用电影摄影方法，对77例男、女青年平地常速行走时的步长、步相和髋、膝、踝关节在矢状面上的活动情况进行了分析研究，测得有关数据并绘出上述关节在步态周期中的角度—时间曲线和角度—角度曲线，讨论了这些数据的实用价值和临床意义。

1988年，戴克戎等人进行微机步态分析系统的研制，并使用该系统对41名正常人平地行走时足—地接触力的三维分析，获取了一组正常参数和曲线，并对其形成规律和年龄影响进行了观察讨论;1997年，北京体育大学运动生物力学教研室赵芳等以139例35～75岁普通中老年人及10例20～22岁的青年人为受试者，对中老年人步态指标与衰老关系进行研究:1999年，上海体育学院的伍勰、陆爱云、庞军对上海市杨浦区50名年龄为60～80岁的健康男性、女性老年人进行了室内常速行走的侧面电影拍摄，并使用三维测力台同步记录足—地接触力，对其进行步态分析。

许光旭等根据力和时间的双重因素，进行步态动力学的定量分析，用多维Kistler测力台对患者和正常人进行比较测试，分别计算出他们的三维地面支撑反力及其冲量积分值，得出患侧/健侧在Z方向的一组积分百分比(IR2)，并与他们的Fugl-meyer运动功能评分、下肢评分、平衡评分、Barthel指数(ADL)进行相关分析，得出相关系数分别为0.7、0.66、0.83、0.65(P＜0.01)，说明积分百分比指标能客观地评价偏瘫者的步态不对称性和残疾程度。

周有礼等三度空间动态分析系统及测力台对妊娠妇女步态进行运动学及动力学分析，利用欧拉角(Euler-angle)与牛顿-欧拉方程式(Newton-Euler equation)，依照逆向动力学推算求出下肢各关节角度、受力与受力矩，实验结果显示，孕妇的髋关节、膝关节与踝关节的最大屈曲角度较无怀孕经历女性增加，在下肢关节力矩方面，最大差异在于孕妇脚跟着地后的髋关节伸展力矩增加，膝关节屈曲力矩减少，踝关节屈曲力矩减少。

伍勰等通过三维Kistler测力台及电影摄影的方法，对老年人步态进行了研究，认为老年人常速行走步态的各参数指标均反映了老年人运动机能的退化，特别是膝关节的股四头肌和小腿三头肌机能衰退明显，老年人应注意这两处运动能力的练习。泰国的Rattanaprasert(1997)等人以20名60～79岁的泰国老妇人和20名20～24岁的泰国青年女子为例，每个受试者在肩、大腿、小腿、足贴有标记，赤足在10米的走台上行走，记录运动学、动力学参数。

在步态测量时，时间参数的确定有三种方法:足印法、平面定点摄像技术、三维分析系统。

1.足印法

足印法是步态分析最早期和简易的方法之一。在足底涂上墨汁，在步行通道(一般为4～6m)铺上白纸。受试者走过白纸，留下足迹，便可以测量距离。也可以在黑色通道上均匀撒上白色粉末，让受试者赤足通过通道，留下足迹，即可测得步长，步宽等数据。

2.平面定点摄像技术(www.daowen.com)

平面定点摄像技术是目前我国观察、分析步态的一种主要方式。结合测力台数据，利用运动解析软件，可进行运动学与动力学分析。

运动学分析首先要对运动对象进行拍摄。目前均采用录像机或高速录像机，拍摄结果可直接进入电脑，利用图像解析软件将录像片段解析为一帧一帧的图像，再将这些图像输入运动解析软件中，按场解析，采集每幅图像的关节点或特征点的二维坐标。采集完成后，对原始数据进行平滑。根据任一肢体环节两端点上的解剖标志点的坐标数据，可以很容易地算出该环节的空间绝对角度，根据两个相邻环节的角度，可容易地算出关节角度。根据位移数据，采用有限差分法计算，便可求得速度和加速度。

动力学分析一般在运动学分析的基础上，结合测力台数据，利用逆向动力法进行。根据物体的运动表象，利用力学定律来求解使物体运动发生变化的动力学数据。可以根据测量所得到的各种运动学数据来推算人体各关节的肌力矩或人体系统内、外部的约束力。采用该法，首先必须对人体各环节进行隔离受力分析，根据牛顿定律及单个物体的动量矩定理列出运动方程，采取从肢体远侧关节开始逐步计算至近侧关节的运算步骤，求得所有关节的反作用力及合肌力矩。

3.三维分析系统

以红外线高速摄影机为主的立体三维动作分析系统自20世纪70年代以来逐渐流行，该系统不仅能定性描述人体三维运动及其变化过程，还能从运动学及动力学方面定量分析其运动状态，从而大大提高了步态分析的精度与效率。现代的动作分析系统大多利用数个红外线高速摄影机，在进行适当的空间校正后，摄取受试者贴于身体特定位置上反光标志点，计算并建立各标志点的三维空间坐标，再配合测力台测得的地面反作用力，计算各关节的运动与受力情况。该类系统通过光电位置敏感器件构成的、具有位置光电转换功能的、特殊红外光点摄像机，它能直接记录并解算出运动特征点的位置坐标信息。

三维分析系统一般包括两大基本部分:硬件模块和软件包。

硬件模块是由若干个红外发光二极管、发光控制器、若干台光电位置敏感器件、摄像机、计算机等部件组成。摄像机内嵌了电流电压变换模块和放大运算电路等单元，可进行硬件实时信号处理。

软件包主要实现系统对光点发光的控制、信号检测、数据处理和结果分析等工作。其具体功能包括:发光点发光控制、多点同步数据采集、数据预处理、数据筛选和平滑、二维及三维坐标位置重建、运动光点位移时程曲线显示、测量数据统计分析等。一台摄像机只能给出运动物体在像平面上二维坐标投影面上的信息，在更多情况下，需要确定运动对象的空间三维位置坐标。为此要采用立体摄影原理，通过直接线性变换DLT法，可获得运动物点的空间三维坐标。

获得三维坐标后，运动学分析和动力学分析的原理与平面运动解析软件的原理相似，也是利用坐标求得角度和速度，利用逆向动力学方法求得动力学指标。