自然界中的生物為了適應(yīng)環(huán)境，經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年進(jìn)化，已經(jīng)形成了可以適應(yīng)環(huán)境的獨(dú)特器官以及完美的身體結(jié)構(gòu)，昆蟲(chóng)相關(guān)工作器官無(wú)論從形態(tài)結(jié)構(gòu)還是工作方式都已經(jīng)近乎完美。爬行是有足動(dòng)物的一項(xiàng)基本的運(yùn)動(dòng)形式，昆蟲(chóng)的爬行速度在整個(gè)動(dòng)物界可以說(shuō)是首屈一指，敏捷的速度可以使昆蟲(chóng)快速尋找到食物，躲避天敵襲擊。

虎 甲

像我們前面說(shuō)過(guò)的虎甲以虎之名，呼喚虎甲，其奔跑速度就可達(dá)時(shí)速1000公里，已經(jīng)接近于音速，基本相當(dāng)于一般民航客機(jī)的巡航速度，是一級(jí)方程式賽車(chē)車(chē)速的兩倍有余。而像蟑螂、瓢蟲(chóng)則可以輕易的在天花板、墻壁上爬行不掉落。隨著仿生機(jī)器人研究的發(fā)展，我們也發(fā)現(xiàn)六足機(jī)器人遠(yuǎn)比車(chē)輪機(jī)器人更適應(yīng)不同的地理環(huán)境。 

那么擁有六條腿的昆蟲(chóng)又是如何做到協(xié)調(diào)不同的足來(lái)穩(wěn)定而快速的行進(jìn)呢？

我們都知道三角形是最穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，昆蟲(chóng)一共6條腿，每側(cè)3條，每條5節(jié)。它行走不可能同時(shí)將6腿邁動(dòng)。也不能像其他2、4足動(dòng)物那樣同時(shí)邁動(dòng)一側(cè)足,否則身體就會(huì)懸空或者摔倒。所以昆蟲(chóng)把6足分成2組，第一組由右前足、左中足、右后足組成。另外一組由左前足、右中足、左后足組成。昆蟲(chóng)向前爬行一步,身體就用兩組中的一組支撐身體，另外一組則稍舉起脫離地面向前邁進(jìn)。這樣昆蟲(chóng)始終被一個(gè)十分穩(wěn)定的3角結(jié)構(gòu)支撐著。

一組三角形支架中所有的足同時(shí)提起時(shí)，另一組三角形支架的三只足原地不動(dòng),支撐身體,并以其中足為支點(diǎn),前足脛節(jié)的肌肉收縮,拉動(dòng)身體向前，后足脛節(jié)的肌肉收縮,將蟲(chóng)體往前推,因此身體略作以中足為支點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)蟲(chóng)體的重心落在另一組“三角形支架”的三足上,然后再重復(fù)前一組的動(dòng)作，相互輪換周而復(fù)始。這種行走方式使昆蟲(chóng)可以隨時(shí)隨地停息下來(lái),因?yàn)橹匦目偸锹湓谌侵Ъ苤畠?nèi)。這就是典型的三角步態(tài)行走法。

也就是說(shuō)昆蟲(chóng)爬行時(shí)肢體間的姿態(tài)完全是按照基本的幾何力學(xué)原理構(gòu)架，完美的實(shí)現(xiàn)了爬行時(shí)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。

仔細(xì)觀察昆蟲(chóng)的爬行就會(huì)發(fā)現(xiàn),它先由一組足的前足向前伸出，并且用附節(jié)上的鉤爪抓住物體表面，起到向上拉的作用，另一側(cè)的中足特別是同側(cè)的后足，便盡量伸開(kāi)足上的節(jié)，把身體推進(jìn)。由于前足后足長(zhǎng)度不同，后足向前用力的時(shí)候，便將離開(kāi)地面的中足與身體偏轉(zhuǎn)向前進(jìn)路線的一方，使得身體中軸傾斜。當(dāng)另一組足的前足抬起的時(shí)候，為了讓身體向前行進(jìn)，向與身體相反方向伸，后足用力推進(jìn)，又將身體扭向另一方向.。于是,昆蟲(chóng)實(shí)際上以“之”字形的爬行路線前進(jìn)。

有了這種步態(tài)和行進(jìn)方式，即使因快速爬行，大腦系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)處理信息，昆蟲(chóng)自身的力學(xué)結(jié)構(gòu)也可以維持身體平衡。

也許有人會(huì)問(wèn)，為什么我們要無(wú)聊的研究昆蟲(chóng)如何走路？這樣的研究方法不是再造一個(gè)昆蟲(chóng)的爬行運(yùn)動(dòng)，而是再造一個(gè)生物學(xué)意義上的類(lèi)昆蟲(chóng)爬行運(yùn)動(dòng)，這就是仿生學(xué)的含義。

事實(shí)上這是一種較為合理的控制策略，可以使神經(jīng)系統(tǒng)從繁雜的運(yùn)動(dòng)控制中解放出來(lái)，處理更為高級(jí)的控制任務(wù)，如路徑規(guī)劃，避障以及決策等，以減少神經(jīng)計(jì)算的負(fù)擔(dān)。這一控制策略已經(jīng)引起了研制行走機(jī)器人的科研人員的注意，因?yàn)檫@一控制策略在減少耗能等方面意義重大，并在此理論上研制了一系列被動(dòng)動(dòng)態(tài)機(jī)器人，表現(xiàn)出了相當(dāng)自然的節(jié)能行走步態(tài)。