Competing Models of Work in Quadrupedal Walking: Center of Mass Work is Insufficient to Explain Stereotypical Gait
Notice bibliographique
Résumé
The walking gaits of cursorial quadrupedal mammals tend to be highly stereotyped as a four-beat pattern with interspersed periods of double and triple stance, often with double-hump ground reaction force profiles. This pattern has long been associated with high energetic economy, due to low apparent work. However, there are differing ways of approximating the work performed during walking and, consequently, different interpretations of the primary mechanism leading to high economy. A focus on Net Center of Mass (COM) Work led to the claim that quadrupedal walking is efficient because it effectively trades potential and kinetic energy of the COM. Individual Limbs COM Work instead focuses on the ability of the limbs to manage the trajectory of the COM to limit energetic losses to the ground ("collisions"). By focusing on the COM, both these metrics effectively dismiss the importance of rotation of the elongate quadrupedal body. Limb Extension Work considers work required to extend and contract each limb like a strut, and accounts for the work of body pitching. We tested the prescriptive ability of these approximations of work by optimizing them within a quadrupedal model with two approximations of the body as a point-mass or a rigid distributed mass. Perfect potential-kinetic energy exchange of the COM was possible when optimizing Net COM Work, resulting in highly compliant gaits with duty factors close to one, far different than observed mammalian gaits. Optimizing Individual Limbs COM Work resulted in alternating periods of single limb stance. Only the distributed mass model, with Limb Extension Work as the cost, resulted in a solution similar to the stereotypical mammalian gait. These results suggest that maintaining a near-constant limb length, with distributed contacts, are more important mechanisms of economy than either transduction of potential-kinetic energy or COM collision mitigation for quadrupedal walking.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».