步态的运动学特

对角步态行走原理
对角步态行走原理主要是基于四足机器人的生物运动学特性，通过气动肌肉的驱动来实现的。

四足机器人的每条腿都有3个自由度，需要一个恒定的压缩空气源来支撑控制系统和驱动系统。

在行走过程中，四足机器人会交替产生对角步态，即两条前腿同时向前和向后旋转，同时两条后腿也以相反的方向旋转，形成对角的双步态。

这种步态可以实现机器人在不同地形下的稳定行走，如在不平坦的地面上保持平衡和跨越障碍物等。

对角步态的实现需要依靠控制算法来调整机器人的姿态和步幅。

其中，支撑相是机器人与地面接触的阶段，可以通过调整支撑腿的姿态和压力来实现机器人的稳定行走。

摆动相则是机器人离开地面的阶段，可以通过调整摆动腿的姿态和速度来实现机器人的灵活行走。

此外，对于对角步态的实现，还需要考虑机器人的速度和稳定性。

在高速行走时，机器人需要更快地移动脚步，同时还要保持姿态的稳定性和行走的流畅性。

而在低速行走时，机器人则需要更注重稳定性，以确保不会因为速度过慢而导致失去平衡或产生摇晃。

总之，对角步态行走原理是基于四足机器人的生物运动学特性和气动肌肉的驱动来实现的。

通过控制算法的调整，可以实现机器人在不同地形下的稳定行走和灵活跨越障碍物等任务。

步态的动力学特征
步态的动力学特征与步行速度有关。

临床步态分析一般采用自然步行速度，即受试者最舒服和能量使用效率最高的步行方式：
1.垂直重力
垂直重力呈双峰型，即首次触地时身体GRF超过体重，表现为第一次高峰；在身体重心越过重力线时，体重向对侧下肢转移，至对侧下肢首次触地并进入承重期时GRF降低到最低点；然后由于蹬离的反作用力，GRF增加，一般与承重期的应力相似；在足离地时压力降低到零，进入摆动相。

在下肢承重能力降低时，可以通过减慢步行速度，以减轻关节承重，此时GRF的双高峰曲线消失，表现为与体重一致的单峰波形。

2.剪力垂直
剪力在首次触地时向前，越过重心线时剪力向后。

表现为前后反向的尖峰图形。

左右（内外）剪力形态相似，但是幅度较小。

3.力矩
力矩是机体外力与内力作用的综合，是动力学与运动学的结合，受肌肉力量、关节稳定度和运动方向的影响。

十四种常见异常步态特点1. 摆动步态（摆尾步态）：孤独行走时，无明显的因此目的的摆动（摇摆）躯干和尾巴，不规则的右和左脚的步态，无节奏。

2. 迟缓步态：走路时，步伐慢，腿拖着，脚步无力。

3. 踌蹰步态：步态缓慢，脚步起伏跳动，头和肩摆动，以及腹部、腿、脚踩在地上。

4. 瘫蹲步态：步态缓慢，双膝下伏，头颈部前倾，前肢侧向放置，蹬腿时只有膝盖处时弯曲。

5. 蹬跷步态：走路时，躯干肩膀摇摆不定，步态急促，脚步下蹬跷，尖端碰地犹如拔腿状。

6. 飞步步态：走路时，两腿猛然加快，一步高达一米左右，后脚一落地下一瞬即跃至前脚之上踩地的位置，腿脚上下来回交替，无节奏。

7. 翻滚步态：走路时，整个躯体翻转滚动，上半躯体不断左右晃动，双腿交替穿越，整体躯体常有不规则抖动与摆动。

8. 踢跟步态：走路时，前跟肌肉发力，跺脚踢跟，脚尖有时离地行走。

9. 支撑步态：走路时，躯体成直线形，双腿明显分开，右腿朝前，左腿朝后，前后腿似乎用压力支撑躯体，很难施加步态响应。

10. 拐转步态：走路时，转弯无力，行进中明显迟缓，没有自然的步态节奏，腿部反应差，调整拐转方向时，腿运动不协调，易产生紊乱，步伐变得迟钝缓慢。

11. 双足叠步态：步态有节奏，两脚落地频繁，常常双足叠步，连同右足再紧接着落另一脚，就像如同一双滑雪板的步态。

12. 快步行走：走路时，双脚如闪电般气势汹汹，步伐快，脚踩地短而竭力把脚离开地面，双手前后摆动，及时向远处行走。

13. 快跑步态：步态平稳，双脚迅速跳动，脚尖一直处于离地状态，落地时不发出声响，腿部交替重心出现前移。

14. 旋转步态：走路时，四肢和腹部被不断的转动，双腿反复绕着一个中心旋转，同一块地面长时间被踩踏，双腿前后摆动，头佝偻，双臂橫空。

步态的基本概念一、步态分析1.定义：是利用力学原理和人体解剖学、生理学知识对人类行走状态进行对比分析的一种研究方法，包括定性分析和定量分析。

2.步态（gait）：是指人体步行时的姿势。

包括步行（walking）和跑（running）二、正常步态的基本构成1.步长:行走时一侧足跟着地到紧接着的对侧足跟着地所行进的距离。

2.步频:行走中每分钟迈出的步数。

3.步速:行走时单位时间内在行进的方向上整体移动的直线距离。

4.步幅:行走时，由一侧足跟着地到该侧足跟再次着地所进行的距离。

5.步行周期:在行走时一侧足跟着地到该侧足跟再次着地的过程。

6.步行时相:一个步行周期可分为支撑相和摆动相。

三、步行周期1.支撑相支撑相是指在步行中足与地面始终有接触的阶段，支撑相包括单支撑相和双支撑相。

（1）单支撑相：通常指一侧下肢足跟着地到同侧足尖离地的过程，一般占一个步行周期的40%。

（2）双支撑相：在一个步行周期中，当一侧下肢完成足跟抬起到足尖向下蹬踏离开地面的时期内，另一侧下肢同时进行足跟着地和全足底着地动作，所以产生了双足同时着地的阶段。

2.摆动相摆动相是指在步行中始终与地无接触的阶段，通常指从一侧下肢的足尖离地，到同侧足跟着地的阶段，一般占一个步行周期的40%。

四、正常步态的运动学变化人体在行走过程中承受着来自地面的地反应力和力矩。

地反应力分为垂直分力、前后分力和侧向分力.五、正常行走状态的动力学区别静态站立时，地面反应力等于体重。

走路时人的重心在不断地上下移动，双支撑相时重心最低，相当于以双腿为边步长为底的等腰三角形的高。

而摆动相中期的重心最高，相当于腿长（实际上还要加一个常量）。

六、参与的主要肌肉活动1.竖脊肌:在步行周期支撑相初期和末期，竖脊肌活动达到高峰，以确保行走时躯干保持正直。

2.臀大肌:收缩活动始于摆动相末期，并于支撑相中期达到高峰。

在摆动相后期臀大肌收缩，约在步行周期的85%.3.髂腰肌:髋关节于足跟离地至足趾离地期间伸展角度达到峰值（10°～15°）。