Streszczenie
przeżuwacze żyją w różnych częściach Ziemi. Podobne parzyste kopyta pomagają przeżuwaczom w przystosowaniu się do różnych warunków gruntowych podczas poruszania się. W artykule przeanalizowano ogólną adaptację terenu stóp przeżuwaczy za pomocą kinematyki równoważnego modelu mechanizmu opartego na teorii ślimaków. Kopyta parzyste mogły regulować postawę, zmieniając względne pozycje między dwoma cyframi w fazie huśtawki. Ta funkcja pomaga wybrać lepszą orientację lądowania., „Chwytanie „lub” trzymanie ” skały lub innego obiektu na ziemi biernie zapewnia dodatkową siłę przyczepności w fazie postawy. Przeżuwacze mogą regulować położenie stawu śródręczno-paliczkowego lub stawu śródręczno-paliczkowego (MTP lub MCP) bez względnego ruchu między końcami stóp a podłożem, co zapewnia przyczepność i sprawność ruchową w fazie postawy. Funkcje te wynikają z przykładu ze stóp kozicy i kilku założeń, które uważa się za dowodzące podstaw adaptacji przeżuwaczy i zapewniające stabilny i ciągły ruch.
1., Wprowadzenie
zwierzęta ewoluowały stopy o różnych kształtach i funkcjach, aby dostosować się do skomplikowanych terenów. Stopy owadów mają małe kolce i haczyki, które pomagają im się wspinać , podczas gdy gekony mają zdolność wspinania się na pionowe powierzchnie, takie jak ściany, a nawet sufity, używając pięćset tysięcy keratynowych włosków . Ssaki mają mniejszą różnorodność niż owady i gady. Przeżuwacze (parzystokopytne), które mają większe parzystokopytne kopyta niż większość owadów i gekonów, w tym bydło, kozy, wielbłądy i jelenie, mają szeroki zasięg na ziemi., Pomimo różnych środowisk życia przeżuwacze mają podobną budowę stóp, pokrytą ani setae, ani hakiem, co jest zupełnie inne niż u owadów i gadów. Dzięki prostym, niezawodnym i mocnym stopom doskonale dopasowują się do terenu, na którym żerują, kojarzy i bardzo dobrze unikają drapieżników. Bawoły i bydło mogą łatwo przejść przez błoto . Wielbłądy mają specjalne i miękkie stopy do przekraczania pustyń . Kozy i niebieskie owce mogą wspinać się w górę iw dół klify i półki stale i fleetly, aby pożywić się na każdej trawy, krzewów lub drzew ., Ich parzyste kopyta mogą się rozchodzić podczas kontaktu z ziemią i „chwytać” skałę, aby uniknąć poślizgu . Wcześniejsze badania dotyczą stopy jako całości w celu omówienia charakterystyki ruchu, a żadna teoretyczna analiza kinematyki stopy nie jest wyjaśniona. Rzeczywiście, stopa jest bardzo skomplikowana, składa się ze szkieletu, wielu stawów, więzadła, mięśni, subcutis i niektórych modyfikacji skóry . Uważamy, że podobna struktura stanowi podstawę zdolności przystosowawczych przeżuwaczy podczas poruszania się., Teoretyczna analiza kinematyki stopy ujawnia zdolność poruszania się i zręczność w ogóle i pozwala lepiej zrozumieć zdolności przystosowawcze dużych przeżuwaczy.
w artykule przedstawiono ogólne funkcje stóp w następujący sposób: jak stopy mogą regulować postawę w fazie huśtawki i jak stopy mogą utrzymać zręczność i przyczepność w fazie postawy. Równoważny model mechanizmu stopy zbudowany jest w oparciu o szkielet i stawy stopy., Korzystając z kinematyki mechanizmu i teorii śrub, możemy określić obszar roboczy mechanizmu jako wskaźnik zręczności. Na koniec wykorzystujemy długość kości kozicy w modelu teoretycznym, aby omówić możliwości adaptacyjne przeżuwaczy.
2. Metody
2.1. Budowa stóp przeżuwaczy
szkielety i stawy manus i tarsus przeżuwaczy są podobne, ale różnią się rozmiarami, takimi jak bydło , wielbłądy i owce . Strukturę manus przeżuwaczy przedstawiono na rysunku 1 ., Szkielet manus składa się z kości nadgarstka, kości śródręcza i paliczków. U przeżuwaczy pozostają dwie cyfry. Każda cyfra ma trzy paliczki. Staw nadgarstka (MCP w kończynach przednich) to stawy zespolone. Staw nadgarstka działa jako staw zawiasowy. Ze względu na złożoną anatomię szkieletu nadgarstka uzupełnionego licznymi więzadłami nadgarstka, podstawowymi ruchami stawu nadgarstkowego są zgięcie i wyprostowanie . U przeżuwaczy Pozostałe trzecie i czwarte kości śródręcza są zrośnięte i brak możliwości poruszania się ., Dwa złącza fetlock to Złącza zawiasowe, które mogą tylko zginać i rozciągać się. Stawy śródstopia są stawami siodłowymi ze względu na wklęsło-wypukły kształt powierzchni stawowych. Działają głównie jako przeguby zawiasowe . Jednakże, służyły jako stawy siodłowe, stawy śródstopia są stawami dwuosiowymi, umożliwiając zgięcie i wyprostowanie oraz ograniczony zakres ruchów bocznych . Stawy trumienne są podobne do stawów śródstopia. Staw tarsalny (MTP w tylnej części) to również stawy kompozytowe., Kości stępowe i stawy różnią się od odpowiadających im kości przednich, podczas gdy kości i stawy śródstopia i cyfry są podobne.
ze względu na anatomię na rysunku 1 (zmodyfikowaną z) możemy narysować schemat mechanizmu., Złącze obrotowe łączy dwie takie same gałęzie; każda z nich składa się z jednego złącza obrotowego i dwóch przegubów uniwersalnych. Ponieważ dwie gałęzie stykają się z ziemią w fazie stojącej, omawiamy tylko mechanizm, który tworzą te dwie gałęzie. Oznacza to, że skupiamy się na funkcjach dwóch cyfr, które są zasadniczo takie same w manus i tarsus. W dalszej części definiujemy paliczki i odpowiadające im stawy jako stopy(jak pokazano na rysunku 2).,
2.2. Obserwacje kozich stóp
stopy są obserwowane u trzech dorosłych samic kóz (Capra hircus, rasa) o masie ciała od 23 do 28 kg. Wszystkie kozy były z Beijing Badaling Safari World i najwyraźniej zdrowe. Za zgodą Beijing Badaling Safari World oraz profesjonalnym doradztwem i pomocą sztabów, kozy zostały zmuszone do leżenia na boku., Kości śródręcza lub śródstopia zostały złapane przez dwóch pracowników, aby zapewnić bliższą obserwację. W ten sposób, bez wpływu na ruch kończyny górnej, zbadano ruch stóp. Kozy zostały zbadane i wypuszczone bardzo szybko, aby uniknąć stresu i obrażeń.
2.3. Kinematyka w fazie huśtawki
Mechanizm na rysunku 2 jest mechanizmem łańcuchowym otwartym, złożonym ze stałej platformy u góry połączonej z dwoma gałęziami, które mogą swobodnie poruszać się w fazie huśtawki. Zarówno gałąź I, jak i gałąź II składają się z trzech połączonych szeregowo stawów: jednego przegubu obrotowego i dwóch przegubów uniwersalnych., Przeguby uniwersalne są modelowane jako dwa obrotowe złącza przecinające się w jednym punkcie. W notacji złącza (także notacji śrubowej) pierwszy indeks dolny oznacza numer gałęzi, a drugi indeks dolny oznacza numer złącza w gałęzi. (;) oznacza ilość rotacji stawu, a (;) oznacza ogniwo gałęzi.
zgodnie z teorią śrub współrzędne skrętu pary kinematycznej to, gdzie jest osią obrotu i (jest punktem na osi), jeśli spoina jest stawem obrotowym.,
iloczyn krzyżowy by jest operatorem liniowym i może być reprezentowany za pomocą macierzy:macierz 4 × 4 podana w (2) jest uogólnieniem macierzy skośno-symetrycznej, która odpowiada w pełni rozszerzonej konfiguracji i dołącza ramki bazowe i narzędziowe, jak pokazano na rysunku 2. Ze względu na iloczyn wykładników wzoru na kinematykę przednią manipulatora, transformację między ramką Narzędzia a ramką podstawy w gałęzi I podaje się w następujący sposób:
transformacja narzędzia i ramek bazowych w gałęzi II jest podobna
2.4., Kinematyka w fazie stance
Po regulacji położenia dwóch cyfr w fazie huśtawki, przeżuwacze mogą osadzać występ skały między swoimi cyframi w fazie stance, aby zwiększyć przyczepność i pozostać stabilnym. Jednak nieparzystokopytne ssaki, takie jak koń, nie mogą uchwycić kamienia za pomocą nieparzystokopytnych cyfr. Między dwiema cyframi znajdują się więzadła międzypaliczkowe (więzadło krzyżowe) (przestrzeń między dwoma pazurami nazywana jest rozszczepem międzypaliczkowym), które nie występują w cyfrze konia . Więzadło międzypaliczkowe dystalne łączy paliczek środkowy i paliczek dystalny dwucyfrowy., Kiedy skała jest osadzona w szczelinie międzypaliczkowej, Stopa się rozpryskuje. Ponieważ więzadła międzypaliczkowe ograniczają ten ruch, dwie cyfry będą miały tendencję do zamykania się. To jest jak „chwytanie” lub „trzymanie” skały z tą różnicą, że jest ona bierna. Gdy przeżuwacze mocno „chwytają” skałę w fazie pionowej, względna pozycja między dwiema cyframi pozostaje niezmieniona. Sytuacja ta przypomina „chwytanie” obiektu za pomocą dwóch manipulatorów. Mechanizm przekształca się w mechanizm pojedynczej pętli z ograniczeniem chwytającym (rys. 3)., Mechanizm składa się z ruchomej platformy u dołu połączonej ze stałą platformą u góry dwoma odgałęzieniami.
2.4.1. DOF w konfiguracji referencyjnej
gałąź I. układ ruchu gałąź-śruba jest opisany przez jego podstawowe ograniczenie-śruba, a jego ruch-śruba są powiązane przez .,
zgodnie z (6) można obliczyć podstawę dla systemu ograniczenia gałęzi-śruby
gałąź II. system ruchu gałęzi-śruby jest opisany przez jego podstawę
podstawę dla systemu ograniczenia gałęzi-śruby można obliczyć za pomocą zaproponowano uogólnione kryterium ruchomości Kutzbacha-Grüblera do obliczania stopni swobody (DOFs) dla ciał połączonych stawami, każdy o stopniach swobody jest porządkiem mechanizmu, reprezentuje redundantne ograniczenie i jest pasywnym DOF. Dla mechanizmu pojedynczej pętli, jest równe 0, gdzie jest wspólnym ograniczeniem.,
Tak więc, w konfiguracji odniesienia na rysunku 3,stopnie swobody mechanizmu są rysowane, gdy mechanizm nie znajduje się w konfiguracji odniesienia,ogólnie, więc stopnie swobody mechanizmu są rysowane
2.4.2. Kinematyka odwrotna
kąty Eulera są dostępne do opisu orientacji platformy ruchomej względem podstawy i odnoszą się do współrzędnych początkowych platformy ruchomej. Poprzez systemy constraint-screw i ruchoma platforma nie może obracać się wokół osi w konfiguracji odniesienia., Kąty () mogą więc opisywać orientację ruchomej platformy mechanizmu. Definiujemy, że reprezentuje kąt rolki, odnosi się do kąta nachylenia i odnosi się do kąta odchylenia. zapoznaj się ze współrzędnymi początkowymi ruchomej platformyg co jest pożądaną konfiguracją ramki narzędzia.
kinematyka przednia jest opisana we współrzędnych wykładniczych jako pożądana konfiguracja, dla gałęzi I, postmultiplying tego równania poprzez izolacje map wykładniczych: Zastosuj obie strony (19) do punktu, który jest wspólnym punktem przecięcia dla osi przegubu uniwersalnego ()., Ponieważ jeśli jest na osi, to yieldsProjecting both sides of (21) to the-axis, and are eliminated, and we can determine as following:as is known, (20) becomes applicating Paden-Kahan subproblem-rotation about two non-intersecting axes, we solve for , .
Pozostałe kinematyki można zapisać jako zastosowanie obu stron (25) do dowolnego punktu, który nie znajduje się na przecięciu osi przegubu uniwersalnego () w następujący sposób:zastosowanie podproblemu Paden-Kahan-obrót o dwie kolejne osie i znajdują się. Wszystko zależy od oddziału I., Kinematyka odwrotna gałęzi II może być rozwiązana podobnie.
2.4.3. Obszar roboczy mechanizmu
rozwiązując kinematykę odwrotną, może istnieć wiele rozwiązań. Musimy ustalić, czy rozwiązania spełniają warunki ograniczenia. Przestrzeń robocza jest uważana za użyteczną miarę zakresu mechanizmu, biorąc pod uwagę orientację. Istnieją dwa rodzaje ograniczeń kinematycznych wpływających na dostępną przestrzeń roboczą mechanizmu: ograniczenia kąta połączenia i zakłócenia łącza ., Stawy zwierząt nie mogą obracać się o 360 stopni, dlatego ruch jest ograniczony przez budowę fizyczną. Ponieważ kości zwierząt mają wymiary fizyczne, zakłócenia mogą wystąpić, gdy mechanizm się porusza. Ponieważ łącza mają kształty geometrii i wymiary fizyczne, zakłócenia łącza mogą pojawić się podczas przenoszenia. Aby wszystko było proste, Załóżmy, że każde ogniwo jest cylindryczne o tej samej średnicy. Najkrótsza odległość między dwoma sąsiadującymi ogniwami powinna być większa niż średnica . Niech będzie minimalną odległością między osiami dwóch sąsiednich ogniw., Ponieważ jest minimalną odległością między dwoma segmentami linii, może nie być równa wspólnemu prostopadłemu segmentowi dwóch łączy (). Istnieją punkty przecięcia dwóch połączeń z ich wspólną normalną . jest równa tylko wtedy, gdy oba punkty przecięcia znajdują się na połączeniach. Jeżeli jeden z punktów przecięcia lub oba nie znajdują się na łączach (tj. na linii przedłużającej), oznacza to albo odległość punktu końcowego jednego łącza do drugiego łącza, albo odległość punktów końcowych dwóch łączy. Szczegółowa metoda jest omówiona w .,
tak więc odwrotne rozwiązania kinematyki podlegają następującym ograniczeniom:przestrzeń robocza jest podzielona na plastry grubości równoległej do płaszczyzny. Co do każdego wycinka, granica jest wyznaczana za pomocą metody wyszukiwania współrzędnych biegunowych (od punktu w obszarze roboczym kąt jest zwiększany o i promień jest zwiększany, aż punkt znajduje się poza obszarem roboczym). Objętość osiągalnej przestrzeni roboczej jest określona przez
2.5. Wyznaczanie parametrów
w artykule skupiamy się na cyfrach kozicy, która żyje w strefie alpejskiej ., Teren alpejski ma ośnieżone góry, szorstki teren i alpejskie łąki . Jest to bardzo złożone tereny dla dużych zwierząt. Aby żyć w warunkach wysokogórskich, zwierzęta wykształciły różne adaptacje . Tak więc stopy kozicy mogą być złożoną całością zdolności adaptacyjnych. Powyższa metoda może również mieć zastosowanie do innych przeżuwaczy o podobnej budowie stóp. Średnia długość cyfr zarówno manus, jak i tarsus przedstawiono w tabeli 1 . Na podstawie danych możemy uzyskać parametry w mechanizmie (Tabela 2), gdzie odległość między dwiema cyframi () jest oszacowaniem., Ze względu na brak konkretnych danych i analiz Zakładamy, że Najkrótsza odległość między dwoma sąsiadującymi ogniwami powinna być większa niż 14 mm, czyli większa niż szerokość paliczka proksymalnego (13,6 mm). Poprzednie pomiary kąta połączenia koziej stopy wskazują, że średni kąt połączenia MTP i MCP podczas fazy postawy (podczas poziomu, pod górę i z górki) wynosi 17,6 do 28,6°, co jest związane z konfiguracją na rysunku 3, a maksymalny kąt ich nachylenia wynosi 26,1° ., Podczas gdy przeżuwacze chodzą po płaskim podłożu, stawy prawdopodobnie nie osiągną maksymalnego kąta podczas fazy huśtawki i fazy postawy. Zakres kątowy jest większy niż pomiary podczas fazy stojącej w przypadku, gdy przeżuwacze przechodzą przez trudny teren lub inne trudne środowiska. Chociaż brakuje nam amplitudy zakresu kąta bocznego złącza cyfrowego, naprawdę wiemy, że zakres jest mały. Możemy więc przyjąć zakres kątowy z reference configuration () w tabeli 3.,
|
|||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||
3. Result
Figure 4 shows that the forefoot of the goat can spread out and close freely., Zbadano zarówno przednią, jak i tylną stopę trzech kóz, wykazując podobną zdolność.
możemy podłączyć wartość parametrów i ograniczenia kąta do (3) i (4) za pomocą metody Monte Carlo. Obszar roboczy dwóch gałęzi można narysować na rysunku 5. Używając metody in, objętość obszaru roboczego gałęzi i wynosi mm3.,
(a)
(b)
(a)
(b)
Rysunek 5 pokazuje graficzną reprezentację obszaru roboczego dwóch gałęzi, gdy dwie cyfry są w fazie obrotu. Zbiór punktów określa dostępną przestrzeń roboczą, do której może dotrzeć efektor końcowy obu gałęzi pod ograniczeniami kąta połączenia. Każda cyfra mogła osiągnąć ruch zgięcie-wyprostowanie i ruchy boczne indywidualnie. W przypadku dwóch punktów końcowych cyfr wybranych w odpowiednim obszarze roboczym podczas fazy huśtania, położenie stopy jest określane, gdy te dwie cyfry stąpają po ziemi.,
mechanizm Pojedynczej Pętli (ryc. 3) przedstawia stopę trzymającą skałę biernie podczas fazy stance. Odległość między dwoma punktami końcowymi cyfr jest równa odległości między dwoma połączeniami fetlock. Przeżuwacze mogły również posiadać inne rozmiary skał biernie, większe lub mniejsze. Zgodnie z tą definicją na rysunku 6 przedstawiono jedną możliwą konfigurację. W oparciu o metodę podaną powyżej, obszar roboczy mechanizmu można określić w podobny sposób.,
wszystkie trzy mechanizmy na rysunku 3 i rysunku 6 są symetryczne wokół osi i osi, więc odpowiadająca im przestrzeń robocza ma ten sam kształt i rozmiar, jeśli podano te same wartości bezwzględne funkcji orientation (). Wybieramy wartości () pierwszego kwadrantu.
gdy stopa ma inny rozmiar skały (niech” duża skała „reprezentuje warunek, niech” duża skała „będzie, niech” normalna skała „będzie i niech” mała skała ” będzie ), odpowiednia przestrzeń robocza zmieni się, jak pokazano na rysunku 7. Objętość obszaru roboczego jest znacznie większa niż w w różnej odległości między dwiema cyframi., Zwiększenie kąta obrotu ma niewielki wpływ na objętość obszaru roboczego (zmniejszenie objętości). Obszar roboczy trzymania „small rock” at jest prawie taki sam jak Obszar trzymania „big rock” at, podczas gdy obszar roboczy trzymania „small rock” at jest większy niż obszar trzymania „big rock” at . Konfiguracja trzymania „normalnej skały” at pokazuje największą objętość obszaru roboczego, a konfiguracja trzymania „dużej skały” at ma najmniejszą objętość obszaru roboczego.,
4. Dyskusja
celem pracy jest zbadanie możliwych funkcji stóp u dużych przeżuwaczy w oparciu o podobną budowę. Podajemy metodę, która może być wykorzystana do zbadania funkcji wszystkich dużych przeżuwaczy., Ponadto górskie siedlisko kozic ma gradienty aspektu, roślinności, wysokości, dolin, grzbietów, krawędzi i strumieni, które zawierają różne tereny. Stopa kozicy ma przedstawiciela wśród dużych przeżuwaczy. Tak więc wynik z kozicy może dać nam pewne ogólne funkcje stopy.
ze względu na anatomię stopy (ryc. 1), pierwotne zgięcie i wyprostowanie stopy działają jak mała kończyna z równoległymi stawami zawiasowymi; odwrotne ruchy boczne (3.i 4. kości palca poruszają się w odwrotnym kierunku) powodują, że pazury się rozpryskują i zamykają (ryc. 4)., Rysunek 5 przedstawia zakres ruchu czubka stopy w fazie huśtawki. Biorąc pod uwagę ograniczenie stawów, stopa jest w stanie regulować odległość między dwoma kopytami i kąt obrotu (boczny lub przód-tył), zanim stopa dotknie podłoża. Podczas gdy objętość przestrzeni roboczej konia wynosi tylko połowę, zwierzęta parzystokopytne mają bardziej elastyczny ruch, aby wybrać postawę stopy, zmieniając względną pozycję między dwiema cyframi. Odniesienia do wcześniejszych prac opisywały, jak bydło lub koza przechodzi przez miękki teren ; dotykają ziemi za pomocą szponów., Gleba lub małe kamienie są osadzone w szczelinie międzypalcowej i zaciskane, aby zapewnić większy obszar kontaktu, kąt tarcia i przyczepność, wytwarzać więcej napędu i zmniejszać osiadanie stopy . Podczas spotkania z ziemią skalną stopa parzysto-pazurowa może również chwytać ostrą krawędź skały biernie. Jest to podobne do tego, jak człowiek chwyta patyk za pomocą dwóch palców, tylko pasywny. Kozy i niebieskie owce mają tendencję do wypluwania pazurów podczas chodzenia w dół, aby zwiększyć obszar kontaktu i uniknąć poślizgu., Stopa jest w stanie dostosować odległość między dwoma kopytami, aby dostosować się do różnych rozmiarów małych kamieni lub półek skalnych. Co więcej, chociaż boczne ruchy tych stóp są ograniczone, stopa może przechylać się bocznie, manipulując dwiema cyframi, aby osiągnąć różną wysokość. Funkcja ta zapobiega przewróceniu przeżuwaczy i poprawia stabilność na zboczu poprzecznym. Tylko posiadanie dwóch cyfr, które mogą się rozpryskać i zamknąć, może pozwolić przeżuwaczom osiągnąć tę zdolność adaptacyjną.,
Po biernym trzymaniu skały lub innych wybrzuszeń, dwie cyfry w fazie stance nie mogą poruszać się tak zręcznie i swobodnie, jak te w fazie swingu. Obszar roboczy w fazie stance jest znacznie mniejszy niż w fazie swing (mniej niż 1000 w porównaniu do mm3). Chociaż ruch mechanizmu jest ograniczony w obszarze roboczym w fazie stance, DOF mechanizmu pozostaje 4 lub 5. Przestrzeń robocza względem podstawy (górnej płyty mechanizmu) jest ważna przy planowaniu zadania dla stopy., Niech będzie konfiguracją ramy podstawy związanej z ramą narzędzia (rys. 3) w następujący sposób:ze względu na transformację sztywnego korpusu przestrzeń robocza płyty górnej względem podłoża jest taka sama, jak ta obliczona powyżej. Mechanizm równoległy może zmienić położenie stawu nadgarstkowego (Rysunek 1), gdy punkty końcowe dwóch gałęzi mechanizmu równoległego są przymocowane do podłoża., Przedstawia ona zdolność stopy do regulacji położenia MCP i MTP (ramki podstawy w górnym ogniwie na rysunku 3) w danej względnej orientacji, gdy końcówka cyfry jest przymocowana do podłoża. Objętość przestrzeni roboczej może być używana jako miara zręczności stopy. W przypadku przeżuwaczy można wybrać odpowiednie oparcie poprzez regulację w obszarze roboczym stopy w celu regulacji orientacji kończyny i ciała, nawet jeśli końcówka stopy jest stała. Ta funkcja stopy może pomóc przeżuwaczom dostosować się do nierównego terenu i zwiększyć stabilność., Rysunek 7 pokazuje wpływ objętości przestrzeni roboczej w różnych orientacjach względnych, gdy kopyta chwytają różne rozmiary obiektu pasywnie i mocno bez ruchu względnego. Kąt obrotu reprezentuje ruch zgięcia i wyprostowania stopy, a kąt nachylenia odnosi się do bocznego ruchu stopy. Jeśli nie ma ruchów bocznych, przestrzeń robocza jest dość duża, to znaczy stopa wykazuje dużą zręczność pod podstawowym ruchem stopy (zgięcie i wyprostowanie)., Ze względu na ograniczone ruchy boczne palców, gdy występują ruchy boczne, objętość przestrzeni roboczej znacznie się zmniejsza, to znaczy, że zręczność stopy jest osłabiona pod każdym kątem toczenia . Stopa musi poświęcić zręczność, aby osiągnąć ruchy boczne.
bierne trzymanie różnej wielkości kamieni ma wpływ na zręczność stopy. Nadmierna odległość między dwoma cyframi (skała o dużych rozmiarach) spowodowałaby utratę zręczności w ., Dzieje się tak dlatego, że trzymając dużą skałę pasywnie trzeba otworzyć cyfry, co już powoduje ruchy poprzeczne; czyli początkowy kąt połączenia nie jest zerowy (, ). Zajmuje to część wychylenia kątowego, aby zachować konfigurację. Ta wada zajmowania kątowego wypadu przyczynia się również do utraty zręczności podczas trzymania pasywnie małej wielkości skały () lub dużej wielkości skały () w orientacji . W rzeczywistości powoduje prawie taką samą utratę objętości przestrzeni roboczej. Jednak w porównaniu z odległością odniesienia (), większa odległość () zapewnia największą zręczność przy, W rzeczywistości, wraz ze zwiększonym dystansem, zręczność zwiększa (). Tak więc, gdy potrzebne są ruchy boczne, trzymanie większej skały biernie byłoby lepszym Wyborem, Aby zachować zarówno stabilność, jak i zręczność.
5. Wnioski
dlatego możemy podsumować kilka funkcji stopy, aby dostosować się do terenu. Stopa może zmieniać względną pozycję między dwoma cyframi, aby się rozpaść lub przechylić, aby dostosować się do nachylenia w fazie huśtania. Orientacja stopy jest przygotowana do funkcji ruchowej, czyli do biernego chwytania skały w fazie postawy., Bierne trzymanie skały może zapewnić dodatkową siłę przyczepności stopy do podłoża. Proste i podobne parzyste kopyta zapewniają przeżuwaczom pewną zręczność, nawet jeśli końcówka palców jest przymocowana do ziemi lub skały. Mogą wybrać odpowiedni rozmiar skały, aby uzyskać większą zręczność w pożądanej orientacji w fazie stance. Funkcje te ułatwiają spójny i stabilny ruch.
funkcje te są opracowywane przy użyciu kinematyki opartej na teorii śrub. Wiele wyników przedstawionych w niniejszym artykule jest przykładem danych o stopie kozicy pod pewnymi ograniczeniami., Sądzimy, że funkcje te są podstawą adaptacji terenu i ogólnego faktu, jaki można znaleźć u innych przeżuwaczy. W oparciu o te wspólne funkcje, ewolucja idioadaptywna różnych przeżuwaczy zostanie wykryta przy użyciu podobnych metod i dodanie ograniczenia więzadła w przyszłych pracach. Różne gatunki przeżuwaczy mają różną długość cyfr, także wiek, płeć, a różna cyfra wpływa na parametry kostnych struktur., Różnica w długości palców i zakresie rotacji stawów może być jednym z powodów, dla których przeżuwacze są w stanie dostosować się do różnych terenów. Zdolność adaptacji terenu stopy dużych przeżuwaczy może pomóc w projektowaniu stopy wysoce elastycznego robota.
konflikt interesów
autorzy oświadczają, że nie ma konfliktu interesów w odniesieniu do publikacji niniejszego artykułu.
podziękowania
wsparcie finansowe z Narodowego Programu Badań Podstawowych Chin (program 973), National Science Foundation for Distinguished Young Scholar, China (Grant no., 51125020), National Natural Science Foundation Of China (Grant no. 51305009) oraz State Key Laboratory of Robotics and System (HIT) są z wdzięcznością uznawane. Autorzy pragną również podziękować sztabom Beijing Badaling Safari World za pomoc w robieniu zdjęć kóz.