[30]。貓骨骼結(jié)構(gòu)如圖2.9。圖2.9貓骨骼結(jié)構(gòu)圖如圖2.10所示為貓的肌肉結(jié)構(gòu)圖。貓?jiān)谔S過程中所需的能量大部分是由后肢肌肉收縮提供的。后肢肌肉中，主要依靠腓腸肌收縮提供跳躍所需的跳躍能量。腓腸肌和下肢股骨肱二頭肌之間相互組成的運(yùn)動(dòng)關(guān)系主要是基于能量運(yùn)動(dòng)收集和信息傳遞的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。圖2.10貓肌肉分布圖貓爬坡試驗(yàn)數(shù)據(jù)與機(jī)理分析圖2.1140°斜坡上的貓爬坡步態(tài)周期圖上圖為高速相機(jī)記錄下，以每兩幅圖片之間的時(shí)間間隔8幀來選取一個(gè)完整的貓爬坡步態(tài)周期圖（圖2.11），試驗(yàn)中觀察到的貓?jiān)谂榔聲r(shí)的步態(tài)為跳躍步態(tài)為主，對角小跑步態(tài)過渡，按照跳躍過程的三個(gè)階段對其整個(gè)爬坡過程姿態(tài)進(jìn)行描述。首先分析開始起跳前的準(zhǔn)備階段。在此階段時(shí)，家貓的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的角度逐漸減小，腳掌與腳趾充分與地面接觸,前肢不斷反復(fù)調(diào)整,支撐的同時(shí)改變了軀干的姿態(tài),全身的肌肉變得更加緊繃,為進(jìn)行跳躍運(yùn)動(dòng)做好充分的準(zhǔn)備。其次分析起跳瞬間。貓?jiān)谄鹛查g時(shí)，從蹲坐的狀態(tài)，通過釋放肌肉儲(chǔ)存的能量，獲得起跳的加速度和起跳速度。一直到腳趾完全離開地面。需要注意，此時(shí)的貓軀干部分肌肉也輔助跳躍，釋放出起跳前儲(chǔ)存的能量。前肢的主要作用為輔助調(diào)節(jié)起跳的角度并且保持起跳瞬間身體平衡，當(dāng)起跳瞬間完成后前肢短暫收回并在之后不斷調(diào)整自己的身體姿態(tài)為下次作落地運(yùn)動(dòng)時(shí)做好充分的準(zhǔn)備。最后分析其騰空階段，在該階段，后肢繼續(xù)保持伸展?fàn)顟B(tài)，前肢由之前的回收狀態(tài)到向前伸展，此時(shí)起跳結(jié)束。貓爬坡的腰部姿態(tài)角分析：(a)40°斜坡角度-序列幀數(shù)(b)50°斜坡角度-序列幀數(shù)(c)60°斜坡角度-序列幀數(shù)圖2.12爬坡運(yùn)動(dòng)中腰部姿態(tài)角的角度-時(shí)間序列幀數(shù)曲線圖2.12為高速攝像機(jī)記錄下，家貓?jiān)谂榔逻\(yùn)動(dòng)中隨斜坡角度改變的腰部姿態(tài)角變化曲線。一個(gè)完整的跳躍步態(tài)周期里，角度的變化過程近似拋物線形式，各特征角度見表2.3。隨著斜坡坡度變大，家貓能夠完成的完整跳躍動(dòng)作個(gè)數(shù)逐漸減少，整個(gè)爬坡過程的平均腰部姿態(tài)角角度逐漸增大。分析上述曲線圖觀察到的角度變化的一些特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)，貓的腰部具有很好的伸縮性，在完成跳躍步態(tài)的過程中，彎曲角度可達(dá)近90°，通過腰部肌肉的收縮儲(chǔ)存能量，為后續(xù)的跳躍運(yùn)動(dòng)提供加速度。隨著坡度增大，貓的軀體更加貼近坡面，降低重心，一方面能夠抵消跳躍降落階段的加速度，緩沖減震；另一方面，為后續(xù)的跳躍提供更強(qiáng)爆發(fā)力。表2.3腰部姿態(tài)角分析表坡度大小(°)完整跳躍動(dòng)作個(gè)數(shù)B最大彎曲角度Amax(°)最小彎曲角度Amin(°)角度變化范圍A(°)平均角度(°)4041801030-77154.765031801010-7915588162.27貓爬坡的速度分析：a40°斜坡速度-序列幀數(shù)b50°斜坡速度-序列幀數(shù)c60°斜坡速度-序列幀數(shù)圖2.13爬坡運(yùn)動(dòng)中右后肢的運(yùn)動(dòng)速度-時(shí)間序列幀數(shù)曲線圖2.13為高速攝像機(jī)記錄下，爬坡運(yùn)動(dòng)中隨斜坡角度改變家貓右后肢運(yùn)動(dòng)速度變化曲線。圖像具有周期性規(guī)律，隨著高度上升，貓的Vmax越來越大，統(tǒng)計(jì)加速所需時(shí)間，加速度也是逐漸增大的，各特征值見表2.4。表2.4右后肢運(yùn)動(dòng)速度分析表坡度大小(°)最大速度vmax(m/s)從0到vmax所需時(shí)間t爬坡平均速度(m/s)406.462301.494507.338241.983608.882202.066貓爬坡的腰部姿態(tài)角角速度分析：圖2.1440°斜坡爬坡運(yùn)動(dòng)中腰部姿態(tài)角的角速度-時(shí)間序列幀數(shù)曲線圖2.14為高速攝像機(jī)記錄下，家貓?jiān)?0°斜坡爬坡運(yùn)動(dòng)中腰部姿態(tài)角角速度變化曲線。由于試驗(yàn)誤差干擾的存在，角速度