Legerade djur förhandlar rutinmässigt om grov, oförutsägbar terräng med smidighet och stabilitet som överträffar alla mänskliga maskiner. Men vi vet förvånansvärt lite om hur djuren åstadkommer detta. Nuvarande kunskap är till stor del begränsad till studier av stadig rörelse. Dessa studier har avslöjat grundläggande mekanismer som används av landlevande djur för stadig rörelse. Det är dock oklart om dessa modeller utgör en lämplig ram för de neuromuskulära och mekaniska strategier som används för att uppnå dynamisk stabilitet över grov terräng. Perturbation experiment kastar ljus över denna fråga, avslöjar samspelet mellan mekanik och neuromuskulär kontroll. Vi mätte lem mekanik av hjälmade pärlhöns (Numida meleagris) kör över en oväntad nedgång i terrängen, jämföra deras svar på förutsägelser av mass-våren löpning modell. Justering av extremitetskontaktvinkeln förklarar 80% av variationen i positions-faslemsbelastningen efter perturberingen. Överraskande, även om stelheten i armar och ben varierar dramatiskt, påverkar det inte svaret. Detta resultat överensstämmer med en massfjädermodell, även om den skiljer sig från tidigare fynd om människor som kör över ytor av varierande överensstämmelse. Men pärlhöns kan ibland avvika från massfjäderdynamiken genom ställningsberoende arbete prestanda i extremiteten, vilket leder till betydande energiupptagning efter perturberingen. Denna hållningsberoende aktivering gör det möjligt för djuret att absorbera energi och bibehålla önskad hastighet på ett plötsligt substratfall. Således ger ställningsberoende arbete prestanda i extremiteten inneboende hastighet kontroll över grov terräng. Dessa fynd belyser hur enkla mekaniska modeller sträcker sig till ostadiga förhållanden, ger grundläggande insikter i neuromuskulär kontroll av rörelse och utformningen av dynamiskt stabila legerade robotar och proteser. Biomekanik  på locomotion  på motorstyrning  på massfjädermodell A ll legged landlevande djur använder liknande grundläggande mekanismer för stadig locomotion (1-7). I ställningstagandefasen av studsande gångar, såsom hoppning och löpning, kinetisk energi (KE) och gravitationspotential energi i kroppen cykel i fas, minskar under första halvan av ställningstagandet och ökar under andra halvåret (1). Elastisk rekyl gör att denna energi kan lagras och returneras av de elastiska strukturerna i lem (8-11). Följaktligen används ofta en enkel massfjädermodell för att beskriva attitydfasdynamiken hos dessa gångar. Modellen består av en punktmassa och en linjär kompressionsfjäder (2-4). Trots enkelheten i denna modell, verkar det som om människor och djur upprätthålla massa-vår dynamik över ett brett spektrum av lokomotoriska förhållanden genom att justera modellparametrar: extremitetskontakt vinkel ( o ), effektiv extremitetslängd (L o ), och benstelhet (k ben ) (4, 5, 12, 13). Men massfjädermodellen är ett konservativt system, vilket innebär att kroppens totala mekaniska energi (E com) inte förändras över ett steg. Om energi måste absorberas eller produceras för att ändra E com (till exempel vid acceleration eller retardation) måste djuret avvika från den enklaste fjäderliknande mekaniken. Även om denna modell väl beskriver kroppsmekaniken av stadig löpning, är det ännu inte klart om det gäller djur som kör i mer komplexa förhållanden, inklusive grov eller oförutsägbar terräng. Vi tar itu med detta problem genom att använda ett enkelt perturbation experiment för att undersöka extremitetsdynamiken efter en plötslig, oväntad nedgång i terränghöjd (-H) (Fig. 1A)................................................................................................ Vi testar hypotesen att hjälmade pärlhöns (Numida meleagris) använder konservativ masfjäderlemsmekanik för att upprätthålla löpstabiliteten efter denna perturbation. H-perturbationen resulterar i en 26 m-fördröjning i fråga om belastning i extremitet jämfört med den som fågeln förväntade sig (14). Som svar, djuret kan (i) snabbt justera extremitet läge och stelhet för att förhindra förändringar i mekanisk energi,
I REF konstaterades att stabiliseringen av det första steget in i gropen leddes av foder-framåt-kontroll och dynamiken i massfjädersystemet.
Running over rough terrain reveals limb control for intrinsic stability
{'venue': 'Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America', 'journal': 'Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America', 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Medicine']}