人类双足行走与奔跑关键机制揭开

发布时间:2022年06月13日
       科技日报北京2月26日电(记者 张梦然)据英国《自然》杂志26日在线发表的一项生物力学研究, 来自美国、日本、英国等国的联合团队透露, 人类脚部进化形成的独特足弓。
       人类可以行走和奔跑的关键机制的发现,

加深了我们对人类双足行走进化的理解, 将直接有助于改进机械足设计, 进而为身体敏捷的机器人铺平道路。在实现优雅自然的行走方面, 机械足和机器人的表现并不尽如人意。步态运动的协调性和机械足的灵巧性一直是业界的难题。但这对人类来说是轻而易举的事, 人类已经进化出刚性足弓, 这对于高效直立行走至关重要, 但奇怪的是, 黑猩猩、大猩猩和猕猴等其他灵长类动物的足部相对灵活、扁平。生物力学研究人员一直在争论的一个问题是人的脚是如何被构造成使其刚性的。大多数研究都集中在从足跟到脚掌的内侧纵弓 (MLA) 上, 而没有考虑横弓 (TTA) 的作用。
       为了看看 TTA 是否会使脚变得僵硬, 研究小组对人的脚进行了弯曲测试。结果表明, 超过40%的足部硬度来源于TTA。从中间折叠一张纸会使它纵向变硬, TTA对脚做了类似的事情。
       研究人员还研究了包括已灭绝的人类在内的多种灵长类动物中 TTA 的进化, 发现只有人属完全进化为 MLA 和 TTA。这些研究结果表明, 两者相邻的足弓共同作用以在脚的纵向方向上产生刚度。此外, 人类的足部经过多个阶段的进化, 使人类能够高效地行走和奔跑。昆士兰大学的研究人员格兰特·里希特·沃克和卢克·凯利在论文随附的新闻和观点文章中说, 对这种机制的阐明将导致未来直接用于机器人脚、类人假肢和腿式机器人。的设计。主编有趣的一点是, 在物理世界中, 一些看似很小的障碍, 实际上可以让强大的机器陷入困境, 不可避免地遇到现实世界的问题, 而这些障碍很难用数学模型提前假设。在过去的几十年里, 工程师们还试图通过基于预测数学模型的软件来引导机器和机器人的物理运动。然而, 当与机器人肢体一起执行极其简单的任务(例如步行)时, 这种方法被证明是无效的。因此, 只有更好地理解人类如鱼得水的真正原因,

才能希望实现更流畅、更自由的机械运动。
       或许, 机械的生命始于仿生学。