mécanisme D’adaptabilité du terrain des pieds des grands ruminants sur la vue cinématique

résumé

les Ruminants vivent dans diverses parties de la terre. Des sabots fendus similaires aident les ruminants à s’adapter à différents environnements au sol pendant la locomotion. Cet article analyse l’adaptabilité générale au terrain des pieds des ruminants en utilisant la cinématique du modèle de mécanisme équivalent basé sur la théorie des vis. Les sabots fendus pourraient ajuster l’attitude en changeant les positions relatives entre deux chiffres en phase d’oscillation. Cette fonction permet de choisir une meilleure orientation d’atterrissage., « Saisir » ou” tenir  » un rocher ou un autre objet au sol fournit passivement une force d’adhérence supplémentaire en phase de position. Les Ruminants peuvent ajuster la position de l’articulation métacarpophalangienne ou métatarsophalangienne (MTP ou MCP) sans mouvement relatif entre la pointe des pieds et le sol, ce qui assure l’adhérence et la dextérité en phase de posture. Ces fonctions sont dérivées d’un exemple de pieds de chamois et de plusieurs hypothèses, qui sont censées démontrer le fondement de l’adaptation des ruminants et assurer un mouvement stable et continu.

1., Introduction

Les animaux ont fait évoluer les pieds de différentes formes et fonctions pour s’adapter à des terrains complexes. Les pieds des insectes ont de petites épines et des crochets qui les aident à grimper , tandis que les geckos ont la capacité de grimper sur des surfaces verticales comme les murs et même les plafonds, en utilisant cinq cent mille poils kératiniques . Les mammifères ont moins de diversité que les insectes et les reptiles. Les ruminants (artiodactyles) qui ont un sabot fendu plus grand que la plupart des insectes et des geckos, y compris les bovins, les chèvres, les chameaux et les cerfs, ont une large répartition sur la terre., Malgré les différents milieux de vie, les ruminants ont une structure de pied similaire , couverte par ni setae ni crochet, ce qui est très différent de celui des insectes et des reptiles. Avec l’aide de pieds simples, fiables et solides, ils s’adaptent au terrain sur lequel ils se nourrissent, s’accouplent et évitent très bien les prédateurs. Les buffles et les bovins peuvent facilement traverser la boue . Les chameaux ont des pieds spéciaux et doux pour traverser les déserts . Les chèvres et les moutons bleus peuvent monter et descendre des falaises et des rebords régulièrement et fugacement pour se nourrir de n’importe quelle herbe, arbuste ou arbre ., Leurs sabots fendus peuvent s’écarter au contact du sol et « saisir” la roche pour éviter le glissement . Des études antérieures prennent le pied dans son ensemble pour discuter des caractéristiques de déplacement et aucune analyse théorique de la cinématique du pied n’est élucidée. En effet, le pied est très compliqué, constitué de squelette, d’articulations multiples, de ligaments, de muscles, de sous-cutanés, et de quelques modifications cutanées . Nous pensons que la structure similaire constitue la base de l’adaptabilité des ruminants lors de la locomotion., L’analyse théorique de la cinématique du pied révèle la capacité de déplacement et la dextérité en général et nous permet de mieux comprendre l’adaptabilité au terrain des grands ruminants.

Cet article vise à comprendre les fonctions générales des pieds comme suit: comment les pieds pourraient ajuster l’attitude en phase de swing et comment les pieds pourraient garder la dextérité et l’adhérence en phase de position. Un modèle de mécanisme équivalent du pied est construit sur la base du squelette et des articulations du pied., En utilisant la cinématique du mécanisme et la théorie de la vis, nous avons pu déterminer l’espace de travail du mécanisme comme indicateur de dextérité. Enfin, nous utilisons la longueur des os de chamois digits sur le modèle théorique pour discuter de l’adaptabilité au terrain des ruminants.

2. Méthodes

2.1. Structure des pieds des ruminants

les squelettes et les articulations du manus et du tarse des ruminants sont similaires, mais ils varient en taille, comme les bovins , les chameaux et les moutons . La structure du manus des ruminants est illustrée à la Figure 1 ., Le squelette du manus se compose d’OS carpiens, d’os métacarpiens et de phalanges. Chez les ruminants, il reste deux chiffres. Chaque chiffre a trois phalanges. L’articulation carpienne (MCP dans le membre antérieur) est des articulations composites. L’articulation carpienne agit comme une articulation de charnière. En raison de l’anatomie complexe du squelette carpien complétée par de nombreux ligaments du carpe, les mouvements primaires de l’articulation carpienne sont la flexion et l’extension . Chez les ruminants, les troisième et quatrième os métacarpiens restants sont fusionnés et aucun mouvement n’est possible ., Les deux joints fetlock sont des joints de charnière qui ne peuvent que fléchir et s’étendre. Les joints de paturon sont des joints de selle en raison de la forme concavo-convexe des surfaces de joint. Ils agissent principalement comme des joints de charnière . Cependant, servant de joints de selle, les joints de paturon sont des joints biaxiaux, permettant la flexion et l’extension et une gamme limitée de mouvements latéraux . Les joints du cercueil sont similaires aux joints du paturon. L’articulation tarsienne (MTP dans le membre postérieur) est également des articulations composites., Les os et les articulations du tarse sont différents de ceux correspondants dans le membre antérieur , tandis que les os et les articulations du métatarse et des chiffres sont similaires.

Figure 1
Le squelette et l’articulation du bœuf de manus (schéma), qui peut être l’équivalent d’un mécanisme articulé.

en Raison de l’anatomie dans la Figure 1 (modifiée ), on peut tracer le diagramme d’un mécanisme., L’articulation revolute relie les deux mêmes branches; chacune se compose d’une articulation revolute et de deux articulations universelles. Puisque les deux branches entrent en contact avec le sol en phase de position, nous discutons simplement du mécanisme constitué par les deux branches. C’est, nous nous concentrons sur les fonctions de deux chiffres, qui sont essentiellement les mêmes dans le manus et du tarse. Dans la partie suivante, nous définissons les phalanges et les articulations correspondantes comme des pieds (comme le montre la Figure 2).,

Figure 2
Le mécanisme de pied dans la phase d’oscillation (configuration de référence).

2.2. Observations des pieds de chèvre

Les pieds sont observés chez trois chèvres femelles adultes (Capra hircus, race), dont la masse corporelle varie de 23 à 28 kg. Toutes les chèvres étaient de Beijing Badaling Safari World et apparemment en bonne santé. Sous L’approbation de Beijing Badaling Safari World et les conseils professionnels et l’assistance du personnel, les chèvres ont été faites pour se coucher sur le côté., Les os métacarpiens ou métatarsiens ont été saisis par deux membres du personnel pour permettre une observation plus approfondie. Ainsi, affectée par le mouvement du membre supérieur, le mouvement des pieds a été examinée. Les chèvres ont été examinées et relâchées très rapidement pour éviter le stress et les blessures.

2.3. Cinématique en phase D’oscillation

le mécanisme de la Figure 2 est un mécanisme à chaîne ouverte, composé d’une plate-forme fixe au sommet reliée à deux branches, qui peuvent se déplacer librement en phase d’oscillation. La branche I et la branche II se composent de trois joints reliés en série: un joint revolute et deux joints universels., Les joints universels sont modélisés comme deux joints revolute se croisant en un point. Dans la notation de joint (également notation de vis), le premier indice indique le numéro de branche et le deuxième indice indique le numéro de joint dans la branche. (;) indique le montant de la rotation de l’articulation et (;) indique le lien de la branche.

selon la théorie de la vis , les coordonnées de torsion de la paire cinématique sont , Où est l’axe de rotation et ( est un point sur l’axe) si le joint est un joint revolute.,

Le produit croisé par est un opérateur linéaire, et peut être représenté à l’aide d’une matrice:la matrice 4 × 4 donnée en (2) est la généralisation de la matrice symétrique oblique que nous laissons correspondre à la configuration entièrement étendue et attachons des trames de base et d’outil comme illustré à la Figure 2. En raison de la formule du produit des exponentielles pour la cinématique avant du manipulateur, la transformation entre l’outil et les trames de base dans la branche I est donnée paroù se réfère à la transformation entre l’outil et les trames de base à .

la transformation entre l’outil et les trames de base dans la branche II est similaire

2.4., Cinématique en phase de Stance

Après avoir réglé l’attitude des deux chiffres en phase de swing, les ruminants peuvent intégrer la saillie de roche entre leurs chiffres en phase de stance pour augmenter l’adhérence et rester stables. Cependant, les mammifères à doigts impairs comme le cheval ne peuvent pas saisir une pierre par leur chiffre impair. Il y a des ligaments interdigitaux (ligament croisé) entre les deux chiffres (l’espace entre deux griffes est appelé fente interdigitale), qui ne se trouvent pas dans le chiffre du cheval . Le ligament interdigital Distal relie la phalange moyenne et la phalange distale de deux chiffres., Lorsque la roche est encastrée dans la fente interdigitale, le pied s’évase. Puisque les ligaments interdigitaux limitent ce mouvement, les deux chiffres auront tendance à se fermer. C’est comme « saisir” ou « tenir » la roche sauf qu’elle est passive. Lorsque les ruminants « saisissent » fermement une roche en phase de position, la position relative entre deux chiffres reste inchangée. Cette situation ressemble à « saisir” un objet à l’aide de deux manipulateurs. Le mécanisme se transforme en Mécanisme à boucle unique avec contrainte de préhension (Figure 3)., Le mécanisme est composé d’une plate-forme mobile en bas reliée à une plate-forme fixe en haut par deux branches.

Figure 3
Le mécanisme de préhension rock passivement (configuration de référence).

2.4.1. DOF dans la Configuration de référence

branche I. Le système de mouvement-vis de branche est décrit par sa contrainte de base-vis et son mouvement-vis sont liés paroù,.,

selon (6), une base pour le système de contrainte-vis de branche peut être calculée

branche II. le système de mouvement-vis de branche est décrit par sa base

Une base pour le système de contrainte-vis de branche peut être calculée Dai et al. proposé un critère de mobilité généralisé de Kutzbach-Grübler pour calculer les degrés de liberté (DOF) pour les corps reliés par des articulations, chacun avec des degrés de libertéoù est l’ordre du mécanisme, représente une contrainte redondante et est un DOF passif. Pour le mécanisme de boucle unique, est égal à 0 Où est la contrainte commune.,

ainsi, à la configuration de référence de la Figure 3,les degrés de liberté du mécanisme sont dessinés lorsque le mécanisme n’est pas à la configuration de référence, généralement,ainsi, les degrés de liberté du mécanisme sont dessinés

2.4.2. Cinématique Inverse

Les angles D’Euler sont disponibles pour décrire l’orientation de la plate-forme mobile par rapport à la base et se réfèrent aux coordonnées d’origine de la plate-forme mobile. Grâce à des systèmes de vis de contrainte et, la plate-forme mobile ne peut pas tourner autour de l’axe dans la configuration de référence., Ainsi, les angles () peuvent décrire l’orientation de la plate-forme mobile du mécanisme. Nous définissons que représente l’angle de roulis, se réfère à l’angle de tangage, et se réfère à l’angle de lacet. reportez-vous aux coordonnées d’origine de la plate-forme mouvanteoù se trouve la configuration souhaitée du cadre d’outil.

la cinématique avant est décrite en coordonnées exponentielles asGiven une configuration désirée ,pour la branche I, postmultiplying cette équation en isole les cartes exponentielles:appliquer les deux côtés de (19) à un point qui est le point commun d’intersection pour les axes de joint universel ()., Puisque si est sur l’axe de, cela produitsprojeter les deux côtés de (21) à l’axe, et sont éliminés, et nous pouvons déterminer comme suit:puisque est connu, (20) devientappliquer paden-Kahan sous-problème-rotation sur deux axes non intersecteurs , nous résolvons pour , .

La cinématique restante peut être écrite comme appliquer les deux côtés de (25) à n’importe quel point qui n’est pas à l’intersection des axes du joint universel () comme suit:appliquer le sous-problème de paden-Kahan-rotation autour de deux axes suivants, et se trouvent. Donc, tout est déterminé sur la branche I., La cinématique inverse de la branche II peut être résolue de la même manière.

2.4.3. L’espace de travail du mécanisme

lors de la résolution de la cinématique inverse, il pourrait y avoir plusieurs solutions. Nous devons déterminer si les solutions satisfont aux conditions de contrainte. L’espace de travail est considéré comme une mesure utile de la portée du mécanisme compte tenu de l’orientation. Il existe deux types de contraintes cinématiques affectant l’espace de travail disponible du mécanisme: les limitations d’angle d’articulation et les interférences de liaison ., Les articulations des animaux ne peuvent pas tourner à 360 degrés; ainsi, le mouvement est limité par la construction physique. Étant donné que les os des animaux ont des dimensions physiques, des interférences peuvent se produire lorsque le mécanisme se déplace. Étant donné que les liens ont des formes géométriques et des dimensions physiques, des interférences de lien peuvent apparaître pendant le déplacement. Pour garder les choses simples, supposons que chaque lien est cylindrique avec le même diamètre. La distance la plus courte entre deux liaisons adjacentes doit être supérieure au diamètre . Soit la distance minimale entre les lignes centrales de deux liens adjacents., Étant donné que la distance minimale entre deux segments de ligne, elle peut ne pas être égale au segment perpendiculaire commun des deux liens (). Il y a les points d’intersection de deux liens avec leur normale commune . est égale à seulement si les deux points d’intersection sont sur les liens. Si l’un des points d’intersection ou les deux ne sont pas sur les liens (c.-à-D., sur la ligne d’extension), est soit la distance d’un point final d’un lien à l’autre lien ou la distance des points finaux de deux liens. La méthode détaillée est discutée dans .,

ainsi, les solutions inverses de la cinématique sont soumises aux contraintes suivantes:L’espace de travail est divisé en tranches d’épaisseur parallèles au plan. En ce qui concerne chaque tranche, la limite est déterminée par la méthode de recherche de coordonnées polaires (à partir d’un point dans l’espace de travail, l’angle est augmenté de et le rayon est augmenté jusqu’à ce que le point soit hors de l’espace de travail). Le volume de l’espace de travail accessible est déterminé par

2.5. Détermination des paramètres

dans cet article, nous nous concentrons sur les chiffres du chamois, qui vit dans la zone alpine ., Le terrain alpin a des montagnes enneigées, un terrain accidenté et une prairie alpine . Ce sont des terrains très complexes pour les grands animaux. Pour vivre dans des conditions alpines élevées, les animaux ont développé diverses adaptations . Ainsi, les pieds de chamois peuvent être un ensemble complexe d’adaptabilité. La méthode ci-dessus peut également s’appliquer à d’autres ruminants ayant une structure similaire de pieds. La longueur moyenne des chiffres du manus et du tarse est indiquée dans le tableau 1 . Sur la base des données, nous pouvons obtenir les paramètres dans le mécanisme (Tableau 2), où la distance entre deux chiffres () est une estimation., En raison du manque de données et d’analyses concrètes, nous supposons que la distance la plus courte entre deux liaisons adjacentes doit être supérieure à 14 mm, ce qui est supérieur à la largeur de la phalange proximale (13,6 mm). Des mesures antérieures de l’angle articulaire du pied de chèvre indiquent que L’angle articulaire moyen du MTP et du MCP pendant la phase de position (en niveau, en montée et en descente) est de 17,6 à 28,6°, ce qui est lié à la configuration de la Figure 3 et que leur excursion angulaire articulaire maximale est de 26,1° ., Alors que les ruminants marchent sur un sol plat, les articulations n’atteindront probablement pas l’angle maximum pendant la phase d’oscillation et la phase de position. La plage angulaire est plus grande que les mesures pendant la phase de position dans le cas où les ruminants traversent un terrain accidenté ou d’autres environnements difficiles. Bien que nous manquions de l’amplitude de la plage d’angle latéral de l’articulation numérique, nous savons vraiment que la plage est petite. Nous pouvons donc supposer la plage angulaire de reference configuration () dans le tableau 3.,

Species Proximal phalanx Middle phalanx Distal phalanx Environment
Chamois 38.0 23.3 25.9 Alpine
Table 1
Average length of osseous structures of the digit in chamois (unit: mm).,

Parameters
Chamois 38 23.3 25.9 17.525 14
Table 2
Parameter of the mechanism (unit: mm).,

Joints , , , , , , , ,
Angle range −/6~/6 −/10~/10
Table 3
The angle range of joints (unit: rad).

3. Result

Figure 4 shows that the forefoot of the goat can spread out and close freely., L’avant-pied et l’arrière-Pied de trois chèvres ont été examinés, démontrant des capacités similaires.

Figure 4
L’avant-pied de la chèvre qui peuvent se fermer et se répandent.

Nous pourrions brancher la valeur des paramètres et la limitation d’angle dans (3) et (4) en utilisant la méthode de Monte Carlo. L’espace de travail de deux branches peut être dessiné sur la Figure 5. En utilisant la méthode in, Le volume de l’espace de travail de la branche I est mm3.,


(a)

(b)


(a)
(b)

Figure 5
La disposition de l’espace de travail de deux branches avec angle de limitation au cours de la phase d’oscillation. L’ensemble des points noirs dans (a) et (b) décrit l’espace de travail de la branche I, tandis que les rouges en (b) montrer que de la branche II.,

la Figure 5 montre la représentation graphique de l’espace de travail de deux branches lorsque les deux chiffres au cours de la phase d’oscillation. L’ensemble de points définit l’espace de travail disponible que l’effecteur final des deux branches peut atteindre sous des limitations d’angle d’articulation. Chaque chiffre pourrait réaliser la flexion-extension et les mouvements latéraux individuellement. Avec deux points d’extrémité des chiffres choisis dans l’espace de travail correspondant pendant la phase de swing, l’attitude du pied est déterminée lorsque ces deux chiffres marchent sur le sol.,

le mécanisme à boucle unique (Figure 3) représente le pied tenant la roche passivement pendant la phase de position. La distance entre deux points d’extrémité des chiffres est égale à celle entre deux joints de blocage. Les Ruminants peuvent également tenir passivement d’autres tailles de roche, plus grandes ou plus petites. Selon cette définition, une configuration possible est illustrée à la Figure 6. Sur la base de la méthode donnée ci-dessus, l’espace de travail du mécanisme pourrait être déterminé de la même manière.,

Les trois mécanismes de la Figure 3 et de la Figure 6 sont symétriques autour de l’axe et de l’axe, de sorte que l’espace de travail correspondant a la même forme et la même taille si on lui donne les mêmes valeurs absolues de l’orientation (). Nous choisissons les valeurs de () du premier quadrant.

lorsque le pied a une taille de roche différente (que « Big rock” représente la condition , que « big rock” soit , que « Normal rock” soit et que « small rock” soit), l’espace de travail correspondant changera comme indiqué sur la Figure 7. Le volume de l’espace de travail est beaucoup plus grand à QUE à à une distance différente entre deux chiffres., L’augmentation de l’angle de roulis a peu d’effet sur le volume de l’espace de travail (diminution du volume). L’espace de travail de la tenue de « petit rocher” est presque le même que celui de la tenue de « big rock”, tandis que l’espace de travail de la tenue de « petit rocher” est plus grand que celui de la tenue de « big rock”. La configuration de maintien” normal rock  » à Affiche le plus grand volume d’espace de travail et la configuration de maintien « large rock” à a le plus petit volume d’espace de travail.,

Figure 7
Le volume de l’espace de travail par rapport à la distance entre les deux chiffres à quatre différentes orientations de la plate-forme mobile.

4. Discussion

L’objectif de cette étude est d’étudier les fonctions possibles de pieds dans les grands ruminants structure similaire. Nous donnons une méthode qui peut être utilisée pour étudier les fonctions de tous les grands ruminants., En outre, l’habitat montagnard du chamois a des gradients d’aspect, de végétation, d’altitude, de vallées, de crêtes, de bords et de ruisseaux , qui contient divers terrains. Le pied du chamois a en quelque sorte un représentant parmi les grands ruminants. Ainsi, le résultat du chamois pourrait nous donner quelques fonctions générales du pied.

en raison de l’anatomie du pied (Figure 1), la flexion et l’extension primaires du pied agissent comme un petit membre avec des articulations articulaires parallèles; les mouvements latéraux inverses (les 3ème et 4ème os des orteils se déplacent dans le sens inverse) provoquent l’éclatement et la fermeture des griffes (Figure 4)., La Figure 5 montre la portée du mouvement de la pointe du pied en phase d’oscillation. Compte tenu de la limitation des articulations, le pied est capable d’ajuster la distance entre deux sabots et l’angle de rotation (latéral ou avant-arrière) avant que le pied ne touche le sol. Alors que le volume de l’espace de travail du cheval n’est que de la moitié, les animaux à sabots fendus ont un mouvement plus flexible pour choisir la posture du pied en changeant la position relative entre deux chiffres. Des références à des articles antérieurs ont décrit comment le bétail ou la chèvre traverse le terrain mou; ils touchent le sol avec des griffes évasées., Le sol ou les petites pierres sont encastrés dans la fente interdigitale et serrés pour fournir plus de surface de contact, d’angle de frottement et d’adhérence, produire plus de propulsion et réduire l’affaissement du pied . En rencontrant le sol rocheux, un pied à griffes fendues peut également saisir passivement le bord tranchant de la roche. Ceci est similaire à la façon dont un humain saisit un bâton à l’aide de deux doigts, uniquement passifs. Les chèvres et les moutons bleus ont tendance à évaser leurs griffes en descendant pour augmenter la surface de contact et éviter le glissement., Le pied est capable d’ajuster la distance entre deux sabots pour s’adapter à différentes tailles de petites pierres ou de rebords rocheux. De plus, bien que les mouvements latéraux de ces pieds soient limités, le pied peut s’incliner latéralement en manipulant deux chiffres pour atteindre des hauteurs différentes. Cette fonction empêche les ruminants de se renverser et améliore la stabilité sur la pente transversale. Seulement avoir deux chiffres qui peuvent s’étaler et se fermer peut permettre aux ruminants d’accomplir cette adaptabilité.,

Après avoir tenu passivement un rocher ou d’autres renflements, deux chiffres en phase de position ne peuvent pas se déplacer aussi adroitement et librement que ceux en phase de swing. L’espace de travail en phase stance est beaucoup plus petit que celui en phase swing (moins de 1000 par rapport à mm3). Bien que le mouvement du mécanisme soit limité dans l’espace de travail en phase de position, Le DOF du mécanisme reste 4 ou 5. L’espace de travail par rapport à la base (la plaque supérieure du mécanisme) est important lors de la planification d’une tâche pour le pied., Soit la configuration du châssis de base par rapport au châssis d’outil (Figure 3) comme suit:du fait de la transformation du corps rigide, l’espace de travail de la plaque supérieure par rapport au sol est le même que celui qui est calculé ci-dessus. Le mécanisme parallèle pourrait changer la position de l’articulation carpienne (Figure 1) lorsque les extrémités de deux branches du mécanisme parallèle sont fixées au sol., Il représente la capacité du pied à ajuster la position du MCP et du MTP (les cadres de base au maillon supérieur de la Figure 3) à l’orientation relative donnée lorsque la pointe du chiffre est fixée avec le sol. Le volume de l’espace de travail peut être utilisé comme mesure de la dextérité du pied. Pour les ruminants, un pied approprié peut être choisi par l’ajustement dans l’espace de travail du pied pour réguler l’orientation du membre et du corps, même si la pointe du pied est fixe. Cette fonction du pied peut aider les ruminants à s’adapter aux terrains accidentés et à augmenter leur stabilité., La Figure 7 montre l’influence du volume de l’espace de travail à une orientation relative différente lorsque les sabots saisissent passivement et fermement la taille différente de l’objet sans mouvement relatif. L’angle de roulis représente le mouvement de flexion et d’extension du pied et de l’angle de tangage désigne le mouvement latéral du pied. S’il n’y a pas de mouvements latéraux, l’espace de travail est plutôt grand; c’est-à-dire que le pied montre une grande dextérité sous le mouvement primaire du pied (flexion et extension)., En raison des mouvements latéraux limités des chiffres, une fois que les mouvements latéraux se produisent, le volume de l’espace de travail diminue beaucoup; c’est-à-dire que la dextérité du pied est affaiblie à n’importe quel angle de roulis . Le pied doit sacrifier la dextérité pour atteindre les mouvements latéraux.

La tenue passive de roches de différentes tailles a une influence sur la dextérité du pied. La distance excessive entre deux chiffres (roche de grande taille, ) entraînerait la perte de la dextérité à ., C’est parce que la tenue de roche de grande taille a passivement besoin d’ouvrir les chiffres, ce qui provoque déjà des mouvements latéraux; c’est-à-dire que l’angle articulaire initial de n’est pas nul (,). Cela occupe une partie de l’excursion angulaire pour conserver la configuration. Cet inconvénient d’occuper l’excursion angulaire contribue également à la perte de dextérité lors de la tenue passive de roches de petite taille () ou de roches de grande taille () à l’orientation de . En fait, cela provoque presque la même perte de volume de l’espace de travail. Toutefois, par rapport à la distance de référence (), la plus grande distance () fournit la plus grande dextérité au ., En fait, avec l’augmentation de la distance, la dextérité augmente (). Ainsi, lorsque les mouvements latéraux sont nécessaires, tenir passivement la plus grande roche serait le meilleur choix pour garder à la fois la stabilité et la dextérité.

5. Conclusion

Par conséquent, nous pouvons résumer plusieurs fonctions du pied pour s’adapter au terrain. Le pied pourrait changer de position relative entre deux chiffres pour s’écarter ou s’incliner pour s’adapter à la pente en phase d’oscillation. L’orientation du pied est préparée pour la fonction de mouvement, c’est-à-dire Saisir une roche passivement en phase de position., Tenir la roche passivement pourrait fournir une force d’adhérence pied-sol supplémentaire. Le sabot fendu simple et similaire assure aux ruminants une certaine dextérité, même si la pointe des chiffres est fixée au sol ou à la roche. Ils peuvent choisir la bonne taille de la roche pour obtenir une plus grande dextérité à l’orientation souhaitée en phase de position. Ces fonctions facilitent un mouvement cohérent et stable.

ces fonctions sont élaborées en utilisant une cinématique basée sur la théorie des vis. De nombreux résultats présentés dans cet article sont illustrés par les données du pied de chamois sous certaines contraintes., Nous pensons que ces fonctions sont à la base de l’adaptation au terrain et du fait général que l’on pourrait trouver chez d’autres ruminants. Sur la base de ces fonctions communes, l’évolution idioadaptive de différents ruminants sera détectée en utilisant des méthodes similaires et en ajoutant la limitation ligamentaire dans les travaux futurs. Différentes espèces de ruminants ont différentes longueurs de chiffres, l’âge, le sexe et le chiffre différent affecteront les paramètres des structures osseuses., La différence de longueur des chiffres et la plage de rotation des articulations peut être l’une des raisons pour lesquelles les ruminants sont capables de s’adapter aux différents terrains. L’adaptabilité au terrain du pied des grands ruminants peut aider à éclairer la conception du pied du robot hautement adaptable.

les Conflits d’Intérêts

Les auteurs déclarent qu’il n’existe aucun conflit d’intérêts concernant la publication de ce papier.

Remerciements

le soutien financier du Programme national de recherche fondamentale de la Chine( programme 973), la National Science Foundation for Distinguished Young Scholar, Chine (subvention no., 51125020), la Fondation Nationale des sciences naturelles de Chine (subvention No. 51305009), et State Key Laboratory of Robotics and System (HIT) sont reconnaissants. Les auteurs tiennent également à remercier le personnel de Beijing Badaling Safari World pour l’aide à prendre des photos de chèvres.

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