理论教育 壁虎骨骼结构的仿生研究优化

壁虎骨骼结构的仿生研究优化

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:从机械运动来看,壁虎的骨骼是其运动系统的组成构件,骨骼之间的关节可以看作运动系统的运动副,解剖发现壁虎四肢的骨骼结构对运动影响最大,肌肉特别是关节肌对其运动能力有很大影响,它是支撑壁虎运动的基础。大壁虎的骨骼结构如图2.1所示[75]。图2.1大壁虎的骨骼结构[75]1—头骨;2—颈椎;3—胸椎;4—腰椎;5—荐椎;6—尾椎;7—腰带;8—后肢骨;9—肋骨;10—前肢骨;11—胸骨;12—肩带

壁虎骨骼结构的仿生研究优化

机械运动来看,壁虎的骨骼是其运动系统的组成构件,骨骼之间的关节可以看作运动系统的运动副,解剖发现壁虎四肢的骨骼结构对运动影响最大,肌肉特别是关节肌对其运动能力有很大影响,它是支撑壁虎运动的基础。从运动行为的角度看,壁虎的股骨相对身体的转动角度范围为-80°~80°,胫骨相对股骨的转动角度范围为60°~150°,另外壁虎脚掌相对胫骨也可以转动。从运动机构角度出发,脚掌和胫骨间的连接可以简化为具有二自由度的球面回转副,股骨和胫骨间的运动相当于一维回转副,股骨和身体间的运动相当于二维球面回转副。壁虎在地面上爬行时脚掌平面与腹部的间距较大,而在墙面和天花板上运动时脚掌平面与腹部的间距较小,这样可以减小翻转力矩;研究表明壁虎的体态特征、肌肉结构和骨骼以及运动步态等和它的生活习性息息相关,例如通过对前后腿纤维长度、肌肉、截面尺寸等参数的研究可以发现习惯于地面爬行的豹斑虎和惯于爬壁的大壁虎有大的差别:大壁虎具有发达的跨肩部和臀部的牵引肌并且具有较高的关节驱动力矩,但是踝关节的伸展能力因为脚掌的黏附性而受限制。大壁虎的骨骼结构如图2.1所示[75]

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图2.1 大壁虎的骨骼结构[75]

1—头骨;2—颈椎;3—胸椎;4—腰椎;5—荐椎;6—尾椎;7—腰带;8—后肢骨;9—肋骨;10—前肢骨;11—胸骨;12—肩带

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