2007年2月大壁虎运动步态与体态特征研究[机械设计及理论专业·硕士论文]

南京航空航天大学硕士学位论文大壁虎运动步态与体态特征研究姓名：成佳伟申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：戴振东20070201南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 步态是步行者（人，动物，机器人）的肢体在时间和空间上的一种协调关系，体态是指身体的姿势或形态，步行者行走中的每一个动作都包括了步态的实现和体态的调整。因此行走过程步态和体态的定量分析对于步行机器人的仿生设计具有重要的意义。 本文主要以大壁虎（脊背和四肢为研究对象，分别对大壁虎在直线运动步态（地面、垂直壁面及天花板）和转向步态下的体态特征如身体横向弯曲的方式和幅度进行了深入的研究和探讨；同时本文运用曲线拟合的方法对大壁虎转向过程中的运动方向和转向角度进行了定义；最后本文还提出了针对大壁虎地壁过渡运动的步态和体态研究的实验方法，并对其运动过程进行了初步研究。通过对大量的实验数据进行比较和分析，得出如下结论：大壁虎身体上任一点在其爬行过程中都在做复合运动，即由与大壁虎整体运动方向相一致的（纵向）和垂直于此方向（横向）的两个运动合成，其横向运动的周期与步态周期相同；大壁虎身体中部的横向运动幅度最大，前后两端最小；大壁虎身体上任意一部分横向移动时达到极值的时刻并不相同；大壁虎转向运动中，其身体横向运动幅度和步态周期之间存在着反比关系等。 关键词：步态、体态、大壁虎、脊背、横向弯曲 大壁虎运动步态与体态特征研究 is of in is of of it is to a on s it a s as it in it by of it to a on It is is as is in of in of of at of is so 壁虎运动步态与体态特征研究 清单 图 坦福仿壁虎机器人. 5 图 壁虎机器人主视图. 5 图 壁虎机器人俯视图. 5 图 猴脊骨横向弯曲研究图. 6 图 背角度变化与腿部运动关系. 7 图 速摄像机. 9 图 验系统图. 10 图 壁虎身体标记点. 10 图 像粘贴. 11 图 取标记点坐标值. 12 图 始的坐标象限图. 12 图 标变换后的象限图. 13 图 据文档排列方法. 13 图 究对象示意图. 15 图 线步态运动走道示意图. 16 图 壁虎脊背. 17 图 身坐标系建立方法示意图. 17 图 面爬行照片. 18 图 面爬行时脊背与腿运动关系示意图. 19 图 直上爬照片. 20 图 面垂直上爬时脊背与腿运动关系示意图. 21 图 直下爬照片. 21 图 面垂直下爬时脊背与腿运动关系示意图. 22 图 花板爬行照片. 23 图 花板爬行时脊背与腿运动关系示意图. 24 图 壁虎脊背弯曲方向. 25 图 向爬行照片. 27 图 弯步态走道示意图. 28 图 . 29 图 弯轨迹曲线拟合. 30 南京航空航天大学硕士学位论文 合效果图. 30 图 迹点与拟合曲线点对应关系. 31 图 壁虎转动角度分析示意图. 32 图 壁虎转向角度分析图. 33 图 身坐标系下. 34 图 态周期与运动幅度关系图. 35 图 壁虎转向运动脊部A，C，. 35 图 线步态下大壁虎右前足尖运动轨迹图. 36 图 向步态下大壁虎四足足尖轨迹. 37 图 壁虎大腿与身体夹角. 38 图 1，3随时间变化曲线. 39 图 2，4随时间变化曲线. 39 图 角随时间变化的曲线. 40 图 壁过渡拍摄场景示意图. 41 图 摄平面示意图. 42 图 爬高速摄像照片. 43 图 爬普通摄像照片. 43 图 壁虎直爬各腿状态图. 44 图 、C、. 45 图 究对象示意图. 46 图 1，2变化过程. 46 图 爬高速摄像照片. 47 图 爬普通摄像照片. 47 图 壁虎侧爬各腿状态图. 48 图 部夹角示意图. 49 图 . 49 图 . 50 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 (保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 生学意义 “生命方式”的意思）和字尾“具有的性质”的意思）构成的。他认为“仿生学是研究以模仿生物系统的方式、或是以具有生物系统特征的方式、或是以类似于生物系统方式工作的系统的科学”。 仿生学可以这样定义：研究生物系统的结构、性状、原理、行为以及相互作用，从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学。 自古以来，五彩缤纷的自然界强烈地吸引着人们地探索欲望，一直是人类产生各种技术思想和发明创造灵感地不竭源泉。回顾科学技术发展的历史，我们不难发现，影响人类文明进程的许多重大发明都源于仿生思维。例如：渔网的发明可能源于古人对蜘蛛织网的模仿；飞机的翼型是模仿鸟类翅膀的剖面；喷气推进原理是模仿墨鱼的运动原理；雷达的发明源于对蝙蝠超声定位的模仿；红外寻找、红外成像的发明源于对响尾蛇红外感知的模仿；冯诺伊曼的计算机结构实际上是模仿人的计算行为等等。 虽然仿生学的历史可以追溯到许多世纪以前，但通常认为，1960年全美召开的第一届仿生学讨论会是仿生学诞生的标志。 仿生学将通过观察、分析、研究掌握的自然界生物所具有的各种各样的特殊本领模拟，移植到各个工程技术领域中去。为促进人类社会进步发展所用。仿生学需要生命科学、物质科学、信息科学、脑与认知科学、工程技术、数学与力学以及系统科学等许多科学的交叉，是一门很难划清界限的大学科。仿生学的应用也极为广泛，可涉及所有的技术领域和大多数应用领域。 约35亿年的生命演化与协同进化过程优化了生物体宏观与微观结构、形态与功能；优化了能量与物质转化、代谢、利用体系；优化了修复、代偿、免疫机制；优化了脑与神经的结构与功能；优化了感觉器官，信息传递、处理和行为调控能力；优化了适应环境的生存能力；优化了与其他生物相互依存的能力；优化了与其他生物协同进化的能力。 大壁虎运动步态与体态特征研究 2 仿生学的意义在于：将生物35亿年的进化结构作为发明的参考；将35亿年演化形成的生物多样性作为技术方案选择的宝库；将35亿年演化形成的生态协调体系作为发展生态环境协调、可持续发展技术的教材；将35亿年演化形成的生命遗传、发育体系作为自复制、自补偿、自组装，自生长、自适应、自调控技术的天然蓝本；将35亿年演化形成的免疫、抗逆、代谢机制作为免疫、医药技术的科学依据；将35亿年演化形成的脑与神经系统结构与功能作为认知研究和智能机器的最好示范；将35亿年演化形成的生命现象中的精妙和多样的微结构和微系统作为微、纳米结构和微系统技术的参照；将35亿年形成的生物高效、可再生能量存储、转化、利用体系作为优化人类可再生能源与物质利用技术的参照；将35亿年形成的生物在复杂环境中感知、判断、捕食、伪装、规避能力和适应机制作为传感、判断、控制、隐身，环境适应等技术的最好学习对象；将35亿年演化形成的简约、优美、复杂，多样化的结构、形态、运动和变化作为数和形优美、简洁描述的最好对象。 进入21世纪前，各国都在发展仿生学这门交叉学科的基础研究上作了精心长期的计划准备。例如美国由一项长期研究计划，将优先发展先进制造（其中包括模拟与仿真，传感器，生物技术，微制造）、先进材料（材料合成，加工技术研究，创造新材料和新工艺等）以及先进军事装备研究等领域。德国的研究与技术部已就“21世纪的技术”为题在自适应电子技术、纳米技术、富勒碳材料、光子学、仿生材料、生物传感器等投入了相当大的财力和人力。英国政府也早于1993年5月发表了运用我们的潜力科学、工程和技术战略的科技白皮书。日本、俄罗斯以及韩国等都有相应的中长期计划，在先进制造，材料，生物技术，高性能计算与通信计划等领域开展基础性研究。从这些科技发展计划中明显看出各国在仿生领域内展开源头研究的剧烈竞争，以便在21世纪的世界市场上占有主动地位。目前国内仿生学领域内的研究工作已经具有一定的研究基础，在仿生结构、生物力学、仿生材料、仿生微结构、仿生功能元件、仿生化学方面都有一定的进展和研究积累。 自然界在亿万年的演化过程中孕育了各种各样的生物，每种生物都拥有神奇的特性与功能，能够在复杂多变的环境中生存下来。因此，通过研究、学习、模仿来复制和再造某些生物特性和功能，将极大的提高人类多自然的适应和改造能力，产生巨大的社会经济效应。21世纪是生物技术告诉发着的世纪，随着人么多生物体系认识的生物，仿生设计也将会有更加广阔的前景1 2。 生学的前沿随着科技与经济的发展而发展，仿生学发展是无止境的。 远古时代，人类的祖先模仿蜘蛛编网捕鱼；受果实和瓢虫滚动的启发发明轮子等。工业时代，人们模仿植物和动物结构，创造新的建筑结构；模仿鸟的飞翔发明南京航空航天大学硕士学位论文 3 飞机，模仿人与动物发展机器人；模仿海豚发明潜艇等等。信息时代，模仿人的运算发明计算机，模仿生物的信息传感等等。在当今的知识时代，人们开始模仿生命的微观结构与功能、遗传与发展；模仿人脑的认知；模仿生命的协同进化等等。 知识时代仿生学的方向主要包括： 随着分子生物学和系统生物学的进展，以及纳米技术和生学向微纳结构和微纳系统仿生学方向发展； 随着信息技术向网格和智能化方向发展以及神经发育生物学的进展向智能与认知仿生学以及可持续经济仿生学、管理仿生学等方向发展； 随着对基因组，蛋白质结构，脑与神经结构与功能的认知，可能会推动以解读生命信息为目的的计算仿生学的发展； 随着人们对生态环境关心的日益迫切，将引发过程仿生学、能源仿生学等发展。 生学借了解生物的结构和功能原理，来研制新的机械和新技术，或解决机械技术的难题。也就是说，仿生学的前提条件是研究和了解生物结构和功能原理。随着机器人技术的发展，仿生机器人的研究越来越受到研究者的重视。仿生机器人是仿生学的各种先进技术与机器人领域的各种应用目的的最佳结合，因此研制仿生机器人首先要了解被模仿生物的一系列特性，简单地说，仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状或某些机能的机器人系统34。 仿生机器人模仿的对象不同，仿生机器人的种类和功能也就各不相同，如为使机器人的移动更具有灵活性，适应不同的地面情况，仿人仿生物的足式机器人得到了飞快的发展；为实现各种复杂地带上的运动（爬行，行走，跳跃）以实现各种检测，勘探和侦察等任务为目标的具有高度柔性和灵活性的各类仿生物机器人正在不断的进化3。 近年来，爬壁机器人作为高空极限作业的一种自动机械装置，越来越受到人们的重视5。爬壁机器人是能够在垂直陡壁上进行作业的机器人，它主要用于： 1、 核工业：对核废液储罐进行视觉检查、测厚及焊缝探伤等； 2、 石化企业：对立式金属罐或球形罐的内外壁面进行检查或喷砂除锈、喷漆防腐等； 3、 建筑行业：喷涂巨型墙面、安装瓷砖、壁面清洗、擦玻璃等； 4、 消防部门：用于传递救援物资，进行救援工作； 5、 造船业：用于喷涂船体的内外壁等6。 传统爬壁机器人按吸附功能可分为真空吸附和磁吸附两种形式。真空吸附法具大壁虎运动步态与体态特征研究 4 有不受壁面材料限制的优点，但当壁面凸凹不平时，容易使吸盘漏气，从而使吸附力下降，承载能力降低；磁吸附法可分为电磁体和永磁体两种，磁吸附方式对壁面的凸凹适应性强，且吸附力远大于真空吸附方式，但要求壁面必须是导磁材料，因此严重地限制了爬壁机器人的应用环境。爬壁机器人按移动功能分主要是吸盘式、车轮式和履带式。吸盘式能跨越很小的障碍，但移动速度慢；车轮式移动速度快、控制灵活，但维持一定的吸附力较困难；履带式对壁面适应性强，着地面积大，但不易转弯。而这三种移动方式的跨越障碍能力都很弱7。 最近几年各国的研究小组真正发现了壁虎在墙上爬行的秘密：分子间的作用力，范德华力。范德华力是中性分子彼此距离非常近时产生的一种微弱电磁引力。科学家在显微镜下发现，壁虎脚趾上约有650万根次纳米级的细毛8，每根细毛直径约为200至500纳米，毛发前端有1001000个类似树状的微细分枝，这种精细结构使得细毛与物体表面分子间的距离非常近，从而产生分子引力。虽然每根细毛产生的力量微不足道，但累积起来就很可观。如果壁虎脚上650万根细毛全部附着在物体表面上时，可吸附质量为130千克的物体。壁虎实际上只使用一个脚，就能够支持整个身体。 足式移动机器人具有轮式和履带式机器人所没有的优点，可以相对较容易地跨过比较大的障碍（如沟、坎等），并且机器人的足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活，对凸凹不平的地形适应能力更强。足式机器人的立足点是离散的，与壁面接触面积小，可以在可达到的范围内选择最优支撑点，即使在表面极度不规则的情况下，也能够行走自如9。因此其运动较为灵活，适应于各种形状的壁面。 基于足式机器人无障碍式运动的巨大优势和壁虎脚的附着力得到的巨大启示，研究者们积极投入到于仿生壁虎机器人的研究中。 2006年3月，斯坦福大学的单腿为两自由度（抬起和移动，总共八个自由度），腿部结构为平行四边形结构；脚掌材料为人造橡胶合成的微细刚毛，由这些微细人造刚毛制成的脚掌能够保证脚掌与墙面接触面比较大，以提高脚掌的粘着性能；其身体部分设置有一个柔性单元，能够实现小幅度运动，已实现了在玻璃墙面的垂直向上爬行。壁虎机器人正于垂直的玻璃墙面向上爬行。 卡内基大学的研究人员65度斜坡的仿壁虎机器人，其中四个自由度为四电机驱动四条腿的抬起，还有一个自由度在仿壁虎机器人背部，由电机驱动机器人的前行运动，另外还有五个随动的旋转自由度10。 南京航空航天大学硕士学位论文 5 图 坦福仿壁虎机器人 在国家高技术研究发展计划（863）项目（项目编号为2002资助下，南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所课题组提出了一种仿壁虎机器人的研制计划。 图 壁虎机器人主视图 图 壁虎机器人俯视图 在深入地研究大壁虎在地面，壁面和天花板上直线运动的一系列步态特征参数如步距，负荷因数，步态周期及单腿跨距，以及运动过程中壁虎各腿腿部的角度变大壁虎运动步态与体态特征研究 6 化曲线等的基础上，设计了单腿三关节十二自由度仿壁虎机器人，每一关节由一舵机驱动，腿为二连杆结构，时设计了两种不同的步态，且已经成功的实现了平面直线爬行和斜面直线爬行等任务。 为了使仿壁虎机器人更高的运动性能，实现更为复杂的运动过程，如转向运动，地面到壁面的过渡运动以及壁面到天花板的过渡运动，并实现在各种复杂地面上的运动，这就需要给仿壁虎机器人赋予更高的柔性和更多的自由度。因此需要对大壁虎进行复杂运动如转向和过渡等运动的特征参数，如身体运动曲线，运动幅度，以及身体与脚运动配合运动等进行更加深入的研究，以更进一步地分析了解大壁虎运动机能，为仿生壁虎机器人的研究提供事实与理论基础。 早在2001年，研究人员采用两种不同的壁虎（豹纹守宫为实验对象，通过对壁虎的地面及垂直壁面的爬行运动过程进行拍摄，得出两种不同壁虎的运动步态特性11。通过比较地面及垂直壁面上壁虎的步态特性（步距，腿跨距，占空系数及爬行的角度等）与其爬行速度之间的关系，得出了一系列具有指导性意义的结论。还有其它研究人员对其它生物的步态如猫、狗、羊、猪、兔子、蟑螂等进行了相应的研究12 13 14 15 。 而近年来，大量的研究专注于运动的运动学和动力学方面的研究，以此来了解动物的骨骼机能。通常此类的研究大都集中于腿的功能研究，而对动物的脊骨或身体运动在动物的运动中所扮演的角色知之甚少。2001年，德克萨斯大学的. 研究这些动物脊背横向弯曲对四足运动的影响。 图 猴脊骨横向弯曲研究图 . 狐猴的脊南京航空航天大学硕士学位论文 7 背部作了三个大小约510，3，通过专用软件获取标记点数据，以研究直线12和直线23之间的角度值随时间变化的情况；脚落下时脊脊背横向弯曲角度；角度变化的幅度等。 图 背角度变化与腿部运动关系 . 示了单步(脚落地,狐猴脊脊背运动的角度变化。图中示其腿落地和抬起；腿落于地面和在空中摆动的时间。得到的结论是其脊背弯曲的程度最大（其值小于180度）是在同侧的腿将要落地的时刻，在支撑期身体向另一侧弯曲（其值大于180度），再异侧腿即将落地的时刻，当腿抬起后，脊背再次向反方向弯曲。 1996年，脊背弯曲做过测量和研究，计算得到数: ) / 100 T ，其值反映了同侧腿落地与其脊背横向弯曲之间的关系。式中，6。 目前对于大壁虎（学名：大守宫名：托凯守宫体横向弯曲，位移的研究并不多，而且对其转向过程和过渡过程中的步态研究也相对较少。因而对大壁虎行走过程中步态和体态（步态是指在运动过程中,步行者的肢体在时间和空间上的一种协调关系,是移动着的腿的有规律的重复顺序和方式；体态是指身体的姿势或形态，步行者行走中的每一个动作都包括了步态的实现和体态的调整17）的定量分析对于步行机器人的仿生设计具有重要意义。因此南京航空航天大学仿生材料与结构防护研究的课题组以大壁虎为研究对象对其在地面，壁面以及天花板爬行的步态做了大量深入而细致的研究，得到了一系列有价值大壁虎运动步态与体态特征研究 8 的大壁虎运动参数。为更进一不了解大壁虎复杂运动过程的参数，本课题再次对其直线，转向和过渡运动中的步态和体态进行了深入的研究，将所得的实验数据再次应用到仿壁虎机器人的步态规划中。 文从仿生学的角度出发，以大壁虎为实验对象进行研究。本文利用自行设计并搭建的实验系统（三种不同的走道：直线走道，两旁放置有两面与水平面成45向走道；地壁过渡走道），并采用德国过对壁虎在各种不同的走道上以不同的运动方式和步态爬行的过程进行拍摄，采用专门的图像处理软件用出不同条件下壁虎的步态运动特性如身体横向运动幅度及运动过程中的腿部运动与身体横向运动关系，为仿壁虎机器人的复杂的步态规划及结构设计提供实验和理论基础。 具体的工作内容包括： （1）设计三种不同的走道； （2）对壁虎在不同的走道中爬行运动过程进行拍摄； （3）对实验拍摄所得到的序列图片进行数据处理； （4）分析大壁虎在不同壁面上运动的脊背运动幅度，以及与腿部运动关系；分析大壁虎在转向步态运动过程中的运动特征，以及脊背运动幅度；分析大壁虎在地壁过渡步态中得出其脊背弯曲角度，以及腿的运动过程。 南京航空航天大学硕士学位论文 9 第二章 实验与数据处理方法 实验采用高速摄像机（每秒最高可达1000帧）进行拍摄。使用高速摄像机以与大壁虎运动速度相适应的拍摄速度（具体调整）记录下大壁虎（身上标有关键标记点）在几种不同的场景中（直道，弯道，地壁过渡道）的爬行运动过程的一系列图像，并将这些图像储存到计算机中，然后利用图像处理软件析并得出大壁虎运动过程中一系列特征。 验所使用的高速摄像机由三部分组成，别为：高速接圈与镜头。其中转接圈为北京凌云公司的合作商所生产的，镜头为尼康公司（标准35速速高像素格式为12801024。 图 高速摄像机 都带有特定的标尺刻度（单位为1其中第一种为直道，路径两旁放置有两面与水平方向（与爬行路径的平面平行）成451（可以通过镜面中的成像获得大壁虎爬行过程中四条腿上的标记点在垂直方向上的运动变化情况）；第二种为弯道，此路径两旁没有放置镜面，因此仅能获得大壁虎身体上关键点在水平面内运动的数据；第三种为地壁过渡走道，地面与壁面通道之间的夹角为90度，通过高速照相机与普通设想机的配合拍摄,能获得大壁虎运动过程中身体上任意关键标记点任意时刻在空间内的运动的大壁虎运动步态与体态特征研究 10 数据。 速照相机走道图 实验系统图 实验调整阶段 图 壁虎身体标记点 实验前，先在大壁虎身上做好15个标记点，即脊背上前中后三个部位也做上标南京航空航天大学硕士学位论文 11 记四条腿的大腿根（髋关节）、腿的膝盖处（膝关节）、脚踝（踝关节）三个地方做上标记。安装并固定好高速摄像机，调整好高速摄像机的位置，然后将带有标记点的大壁虎放入封闭的实验场景（防止大壁虎远离实验场景，使得高速摄像机无法进行拍摄）中。通过专用的软件设置高速摄像机相关参数，调节高速摄像机的焦距及曝光度，并调整光源投射的适当角度及距离以改善实验的采光效果，使得在计算机中得到清晰的影像。照片中得到清晰的成像。 据实验目的（直线步态，转弯步态，过渡步态，三种不同的运动方式与运动速度）设置高速摄像机的采集速度及曝光度，将大壁虎沿着特定路径爬行的运动过程拍摄成的一系列清晰图像，然后通过与像机相连接的图像采集板卡把图像存储于电脑中。 用图像处理软件到壁虎身上15个关键标记点的相对坐标值，然后利用终得到一系列大壁虎运动特征数据。 像粘贴 大壁虎运动步态与体态特征研究 12 打开建立一个新的工作表开所拍摄的大壁虎运动序列图像文件，后点击该图像中的壁虎身上的15个关键标记点，如图中所示，在工作表中就可得出标记点的相对位置坐标值（其坐标值的大小为像素值的大小），图 取标记点坐标值 原始的坐标象限图，其象限最大值（即图像的像素大小）受高速摄像机的分辨率参数所限制。本实验采用的高速摄像机的分辨率均为1024（水平方向）1024（垂直方向），则最大值即为1024（1024（实验所得到的数据值范围为01024。 立方法，即确定1024（1024（素图片的左上角为坐标原点，图片中任意位置的坐标值（X，Y）都是此点的相对坐标值。 京航空航天大学硕士学位论文 13 为与通常的坐标系建立方法一致，并为以后的数据处理形成直观的感觉和方便的方法，通过坐标系转化，建立了以图片左下角为坐标原点，OY），其坐标变换式如下： ,=1024,O ,图 标变换后的象限图 下面文章中如不加特别说明，OY）下。 将序列图像中壁虎身上关键标记点的位置点出来，就形成了一系列随时间变化的有关壁虎爬行运动过程中身上关键标记点的相对坐标值，再将这些数据值保存为直接用 壁虎运动步态与体态特征研究 14 将据高速摄像机的拍摄速度计算，如：若拍摄速度为100帧/秒，则时间序列为0、10、20、单位为列，得到数据序列后，可以用大壁虎脊背运动曲线，运动幅度等；也可以将曲线拟合等。 南京航空航天大学硕士学位论文 15 第三章 直线步态下大壁虎运动特性分析 研究对象 此次实验研究对象为大壁虎，如下图所示： 究对象示意图 大壁虎体重约90克，其体长31中尾巴长度约为14、C、点位于脊背的中部；A、脚与脊背相交处，且E。1、2、3、4分别为大壁虎的右前，左前，左后，右后四肢。 下文将根据、同时记录腿部运动，即抬起与下落时间与身体运动之间的关系这一系列运动特征进行分析。 大壁虎运动步态与体态特征研究 16 直线走道45度镜面图 线步态运动走道示意图 走道参数： 长:150 宽:10 高:16线走道底部带有标尺刻度，单位为1道的两旁各放置一面镜子，与水平面的夹角成45度。高速摄像机拍摄平面与水平面平行，因此可获得大壁虎身上标记点在水平面内的运动的数据，通过镜面成像也可获得标记点在垂直于水平面方向上的运动变化情况。 1）研究大壁虎步态的同时了解其身体与腿部协同运动的一种关系； （2）研究大壁虎在不同的壁面上爬行时躯