男性青年不同坡角斜面行走的步態(tài)特征研究

楊子涵，劉卉，蔣量，王立端，萬祥林，曲峰

在日常生活（步道、樓房出入口、過街天橋）和體育休閑中，常常需要面對(duì)不同斜坡環(huán)境。斜坡坡角的改變將導(dǎo)致重力相對(duì)行走表面方向改變，這種變化對(duì)步態(tài)有顯著影響[1]。研究指出，當(dāng)行人上下斜坡時(shí)，跌倒風(fēng)險(xiǎn)隨之增加[2]。一般來說，城市中較陡的路面降低了人的行走意愿[3]。日常生活中斜坡的普遍存在且影響不一，因此了解步態(tài)為適應(yīng)斜坡行走所做的改變是十分重要的。

目前，國(guó)外對(duì)斜坡行走的步態(tài)分析包括時(shí)空參數(shù)分 析[4-13]、運(yùn) 動(dòng)學(xué) 分 析[4，6-7，10-11，13-14]、動(dòng) 力 學(xué) 分 析[7，10，15-17]和適配的假肢矯形器設(shè)計(jì)[18]，國(guó)內(nèi)在斜坡對(duì)步態(tài)影響的研究近年來剛剛開始[19-22]。一般認(rèn)為，在上坡行走時(shí)為了提高重心，支撐腿需要產(chǎn)生更大的踝關(guān)節(jié)趾屈力矩和伸髖力矩[7-8]；下坡時(shí)則更注重控制行走時(shí)身體的持續(xù)加速[23]，同時(shí)要求更大的伸膝力矩及踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)幅度[7]。這些特點(diǎn)對(duì)于肌力減少的人群，如老年人和行動(dòng)受限人群會(huì)更加明顯[8，18，24]。目前，許多斜坡步態(tài)的研究通過跑步機(jī)來進(jìn)行，這種固定步行速度方法的研究在動(dòng)力學(xué)方面與真實(shí)環(huán)境中的研究存在差異[25]。通過有限的基于自選步速的斜坡研究得出的步速步長(zhǎng)變化規(guī)律并不一致，共有4種不同類型[5-8]。有研究進(jìn)一步指出，在斜坡步態(tài)研究中，對(duì)于通過自選步速在斜坡上行走產(chǎn)生的步態(tài)改變還沒有得到充分研究[6]，如以自選速度在大坡角范圍內(nèi)行走的步態(tài)改變及控制策略的改變起始坡角。

因此，本研究通過探討3種坡角斜坡以自選速度上下行走時(shí)的步態(tài)，并與平地行走對(duì)比，旨在評(píng)估坡角對(duì)男性青年行走時(shí)下肢關(guān)節(jié)角度力矩的影響，并進(jìn)一步分析不同斜坡對(duì)行走步態(tài)控制策略的改變。本研究假設(shè)不同坡角會(huì)對(duì)上下坡行走與平地行走之間的控制策略即關(guān)節(jié)角度力矩造成顯著改變，同時(shí)假設(shè)這個(gè)改變產(chǎn)生于±6°。本研究將為坡面行走步態(tài)特征的相關(guān)基礎(chǔ)研究和斜坡行走康復(fù)訓(xùn)練、運(yùn)動(dòng)鞋及矯形器具設(shè)計(jì)、機(jī)器人設(shè)計(jì)等提供相關(guān)參考。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 受試者

受試者為10名男性青年，年齡（23.7±1.1）歲，體重（67.5±5.0）kg，身高（174.8±4.55）cm，身體健康，無上下肢神經(jīng)及肌肉損傷病史，慣用腳均為右腳。

1.2 試驗(yàn)方法

測(cè)試斜坡環(huán)境由鋁型材搭建，步道表面鋪有木板供行走，測(cè)力臺(tái)水平安裝于3.2 m長(zhǎng)的步道中央，并與周圍木板有5 mm間隔[26]。斜坡角度調(diào)整裝置位于步道一端，角度調(diào)整精度為±0.5°。每位受試者在接觸測(cè)力臺(tái)前后至少有2個(gè)單步，測(cè)試的4個(gè)坡角選擇（0°，6°，12°，20°）參考前人研究[7，10，17，27]。受試者身著泳褲，根據(jù)H.HAYES模型在身上粘貼29個(gè)反光標(biāo)志點(diǎn)[28]。試驗(yàn)開始前，要求受試者先在平地上以個(gè)人習(xí)慣步速行走5次，并告訴受試者在接下來的斜坡上行走時(shí)盡量保持該速度，在4個(gè)坡角中隨機(jī)選擇一個(gè)坡角作為起始測(cè)試坡角，并先在該斜坡坡角上下行走5次用以習(xí)慣該坡角。正式試驗(yàn)時(shí)通過8臺(tái)紅外動(dòng)作捕捉鏡頭（Motion Analysis Raptor-4，USA，200 Hz）和1塊測(cè)力臺(tái)（Kistler 9281CA，Switzerland，1 000 Hz）配合Motion Analysis自 帶 軟 件Cortex（version 2.6，Motion Analysis Corporation，Santa Rosa，CA）同步采集運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。以右腳完全踩到測(cè)力臺(tái)記為1次成功行走，在記錄3次成功行走數(shù)據(jù)后，受試者休息5 min從而消除自適應(yīng)以及肌肉疲勞對(duì)結(jié)果的影響并準(zhǔn)備下一次測(cè)試。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采 用MATLAB R2016a（The MathWorks Inc.，USA）進(jìn)行，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)均采用4階Butterworth低通濾波法進(jìn)行平滑，截?cái)囝l率分別為8 Hz和15 Hz[15]。每個(gè)坡角下，測(cè)力臺(tái)都通過Cortex軟件進(jìn)行數(shù)字化并將測(cè)力臺(tái)的反作用力轉(zhuǎn)換在大地坐標(biāo)系表示。轉(zhuǎn)換后的測(cè)力臺(tái)力值數(shù)據(jù)通過逆動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算下肢關(guān)節(jié)三維凈力矩，步態(tài)周期的定義為單側(cè)足跟著地時(shí)刻到同側(cè)足跟再次著地，步態(tài)周期中的足跟著地及趾離地時(shí)刻通過斜坡測(cè)力臺(tái)力值大于10 N的條件標(biāo)記，足跟再次著地時(shí)刻通過觀察標(biāo)記[7]。

在1個(gè)步態(tài)周期中，支撐相擺動(dòng)相中不同時(shí)期的劃分標(biāo)準(zhǔn)參照前人研究[29]，對(duì)慣用腿側(cè)下肢的髖膝踝3個(gè)關(guān)節(jié)的角度-時(shí)間及力矩-時(shí)間變化曲線都選取幾個(gè)特征時(shí)刻（見表1）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 髖膝踝特征時(shí)刻的命名與定義Table1 Naming and Definition of Points of Interest from Kinematic and Kinetic Data of Hip，Knee and Ankle

每個(gè)受試者的每次步行中，將之前所得到的下肢三關(guān)節(jié)角度-時(shí)間變化曲線和力矩-時(shí)間變化曲線中都以右足跟首次觸地（踏上測(cè)力臺(tái)）表示1個(gè)步態(tài)周期開始時(shí)刻，以右足跟再次觸地表示1個(gè)步態(tài)周期結(jié)束。將所得到的完整步態(tài)階段通過Origin軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。將X軸坐標(biāo)0時(shí)表示右足跟觸地時(shí)刻，60表示右足尖離地時(shí)刻，100表示右足跟再次著地時(shí)刻，進(jìn)行插值。其中，角度-時(shí)間變化曲線正值為屈，負(fù)值為伸（踝關(guān)節(jié)正值為跖屈，負(fù)值為背屈），力矩-時(shí)間變化曲線正值為伸，負(fù)值為屈（踝關(guān)節(jié)正值為跖屈，負(fù)值為背屈）。在每個(gè)步態(tài)周期中都選取一定數(shù)量的關(guān)鍵點(diǎn)來標(biāo)注特征時(shí)刻進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用SAS9.4（SAS Institute Inc.，USA）統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)不同坡角下（-20°、-12°、-6°、0°、6°、12°與20°）各步速、步頻、步長(zhǎng)及下肢各關(guān)節(jié)各特征時(shí)刻結(jié)果分別進(jìn)行單因素重復(fù)測(cè)量方差分析，顯著性水平定義為0.05。當(dāng)不同坡角對(duì)結(jié)果影響顯著時(shí)，后繼檢驗(yàn)采用Dunnett方法比較不同坡角與0°結(jié)果的顯著性，顯著性水平定義為0.05。

2 結(jié)果

不同坡角條件下步速、步頻、步長(zhǎng)結(jié)果顯示，坡角的 改 變 對(duì) 步速[F（6，54）=15.84，P＜0.001]、步 頻[F（6，54）=23.72，P＜0.001]和步長(zhǎng)[F（6，54）=14.74，P＜0.001]有顯著影響。后繼檢驗(yàn)顯示，與0°坡角相比，當(dāng)坡角≥12°及坡角為-20°時(shí)，步速顯著減少；當(dāng)坡角=20°時(shí)，步頻顯著減少；當(dāng)坡角≥-12°時(shí)，步頻顯著增大；當(dāng)坡角大于或±12°時(shí)，步長(zhǎng)顯著減少（見圖1）。

圖1 不同坡角下的步速、步頻、步長(zhǎng)結(jié)果（M±SD）Figure1 Mean（SD）of the Gait Spatiotemporal Parameters for Each Grade

不同坡角條件下上坡行走及下坡行走的下肢髖膝踝角度及標(biāo)準(zhǔn)化力矩趨勢(shì)在單個(gè)步態(tài)周期中的結(jié)果見圖2，關(guān)節(jié)角度及力矩特征時(shí)刻值結(jié)果見表2。

表2 下肢關(guān)節(jié)角度及力矩特征時(shí)刻結(jié)果（M±SD）Table2 Mean（SD）of the Joint Kinematic and Kinetic Points of Interest for Each Grade

圖2 不同坡角下肢髖膝踝角度及標(biāo)準(zhǔn)化力矩在1個(gè)步態(tài)周期中的變化Figure2 Sagittal Joint Angles and Normalized Moments as a Function of the Gait Cycle

（1）髖關(guān)節(jié)角度、力矩特征時(shí)刻結(jié)果。坡角的改變對(duì)髖關(guān)節(jié)角度特征時(shí)刻各結(jié)果有顯著影響，具體為足跟著地時(shí)刻髖關(guān)節(jié)角度（HA1）：F（6，54）=387.98，P＜0.00；支撐相屈的最小值/伸的最大值（HA2）：F（6，54）=39.00，P＜0.001；擺動(dòng)相屈的最大值（HA3）：F（6，54）=319.16，P＜0.001。坡角的改變對(duì)髖關(guān)節(jié)力矩特征時(shí)刻各結(jié)果有顯著影響，具體為支撐相早期第2個(gè)伸髖力矩的最大值（HM1）：F（6，54）=26.65，P＜0.001；支撐相中期 力 矩 為0時(shí) 的 步 態(tài)時(shí) 刻 百分 比（HM2）：F（6，54）=44.78，P＜0.001；支撐相末期最大的屈髖力矩（HM3）：F（6，54）=9.07，P＜0.001。

（2）膝關(guān)節(jié)角度、力矩特征時(shí)刻結(jié)果。坡角的改變對(duì)膝關(guān)節(jié)角度特征時(shí)刻各結(jié)果有顯著影響，具體為足跟著地時(shí)刻膝關(guān)節(jié)角度（KA1）：F（6，54）=207.69，P＜0.001；對(duì)側(cè)足跟著地時(shí)刻（KA2）：F（6，54）=267.29，P＜0.001；擺 動(dòng) 相 屈 的 最 大 值（HA3：F（6，54）=21.33，P＜0.001。坡角的改變對(duì)膝關(guān)節(jié)力矩特征時(shí)刻各結(jié)果有顯著影響，具體為支撐相早期最大屈膝力矩（KM1）：F（6，54）=387.98，P＜0.05；支 撐 相 早 期 最 大 伸 膝 力 矩（KM2）：F（6，54）=7.83，P＜0.001；50%支撐相時(shí)刻力矩（KM3）：F（6，54）=35.74，P＜0.001；支撐相末期最大伸膝力矩（KM4）：F（6，54）=210.80，P＜0.001。

（3）踝關(guān)節(jié)角度、力矩特征時(shí)刻結(jié)果。坡角的改變對(duì)踝關(guān)節(jié)角度特征時(shí)刻各結(jié)果有顯著影響，具體為足跟著地時(shí)刻踝關(guān)節(jié)角度（AA1）：F（6，54）=79.96，P＜0.001；支撐相早期屈的最大值（AA2）：F（6，54）=213.19，P＜0.001；擺動(dòng)相屈的最大值（AA3）：F（6，54）=28.92，P＜0.001。坡角的改變對(duì)踝關(guān)節(jié)力矩特征時(shí)刻各結(jié)果有顯著影響，具體為支撐相早期最小跖屈力矩（AM1）：F（6，54）=41.70，P＜0.001；支 撐 相 末 期 最 大 跖 屈 力 矩（AM2）：F（6，54）=59.34，P＜0.001。

3 討論

圖1顯示，步長(zhǎng)步速在斜坡行走時(shí)隨坡角變化呈倒U型趨勢(shì)，與J.SUN等[12]在城市環(huán)境中觀測(cè)到的結(jié)果一致，但與前期依據(jù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境得到有關(guān)自選步速的斜坡步態(tài)測(cè)試結(jié)果不一致。不一致表現(xiàn)為步長(zhǎng)及步速增加[8]、無改變[7]、減少[6，9，12]和上下坡之間趨勢(shì)不同[5，10]。研究結(jié)果的差異性可能是由測(cè)試環(huán)境的不同造成的，如跑步機(jī)或搭建含測(cè)力臺(tái)步道的使用，斜坡的坡角大小及測(cè)量范圍、斜坡的長(zhǎng)度和寬度、扶手使用與否和摩擦系數(shù)大小等。本研究與J.SUN等[12]通過影像記錄的2 400名城市行人的步態(tài)時(shí)空參數(shù)規(guī)律一致，這增加了本研究結(jié)果的代表性。

3.1 上坡行走

人體在上坡行走時(shí)，下肢角度及力矩變化趨勢(shì)顯示（見圖2），著地時(shí)刻下肢髖（HA1）膝（KA1）踝（AA1）角度隨坡角增大而增大，支撐相早期踝關(guān)節(jié)跖屈的最大值逐漸變?。ˋA2）轉(zhuǎn)為背屈，擺動(dòng)相髖關(guān)節(jié)屈的最大值（KA3）也表現(xiàn)出更大的屈曲。隨著坡角增大，下肢關(guān)節(jié)屈伸幅度增大的變化是為了適應(yīng)上坡而做出的相應(yīng)改變，其中變化最大的是足跟著地時(shí)刻髖關(guān)節(jié)角度（HA1），從平地到20°坡角后增加了33.53°（91.1%）。平地行走時(shí)，最小跖屈力矩（AM1）一般被認(rèn)為有助于足跟著地后減緩全掌著地速度，然而隨著坡面傾斜角度的增加，其由背屈逐漸變成完全的跖屈力矩。支撐相末期最大跖屈力矩（AM2）隨著坡面傾斜角度的增加而增加。AM1由背屈變?yōu)轷徘约癆M2峰值的增大說明在上坡坡角增加的情況下，需要增加踝關(guān)節(jié)跖屈力矩大小及跖屈時(shí)間百分比來保證正常步行。膝關(guān)節(jié)在支撐相早期最大屈膝力矩（KM1）隨傾斜角度增大其緩沖的作用減少。支撐相末期最大伸膝力矩（KM4）表現(xiàn)出因傾斜角度增大而減少了對(duì)支撐相末期伸膝的需求。髖關(guān)節(jié)支撐相早期第2個(gè)伸髖力矩的最大值（HM1）隨傾斜角度增大表現(xiàn)出伸髖力矩增大，表現(xiàn)出為了適應(yīng)坡角的增大產(chǎn)生更大的伸髖力矩，用來彌補(bǔ)對(duì)側(cè)腿伸膝力矩（KM4）的減少，從而完成上坡。支撐相中期力矩為0的時(shí)刻（HM2）明顯后移，說明在支撐相中花費(fèi)更多時(shí)間百分比來完成伸髖過程，結(jié)合HM1的增加與HM2的后移說明在上坡坡角增加的情況下，需要增加人體伸髖凈力矩與延長(zhǎng)伸髖時(shí)間百分比來保證正常步行。支撐相末期最大的屈髖力矩（HM3）則隨坡角增加而增加，說明在上坡行走時(shí)支撐相末期髖關(guān)節(jié)屈力矩的減少可以幫助提高重心高度并維持正常行走，其中變化最大的是髖關(guān)節(jié)第2個(gè)伸肌力矩的最大值（HM1），從平地到20從坡角后增加了0.79 N.m/kg（138.6%）。

綜上所述，隨著坡角的增加，上坡需要增加擺動(dòng)腿的屈髖屈膝，同時(shí)加強(qiáng)踝背屈來幫助足廓清，而支撐腿在擺動(dòng)腿開始擺動(dòng)時(shí)，伸膝伸髖同時(shí)踝跖屈將有助于提升人體重心高度，增大擺動(dòng)半徑，從而保持步長(zhǎng)。踝關(guān)節(jié)從單側(cè)足著地時(shí)刻開始在整個(gè)支撐相中基本都處于背屈（伸）狀態(tài)，使原本在支撐相中-末期的踝關(guān)節(jié)角度變化由背屈-跖屈逐漸過渡為跖屈，這種轉(zhuǎn)變的時(shí)間百分比隨斜坡傾斜角度的增大而愈加明顯，并伴隨跖屈力矩增加，表現(xiàn)為踝關(guān)節(jié)在大坡角上坡行走時(shí)將花費(fèi)更多時(shí)間、做更大功來完成跖屈過程。在人體上坡行走外，除踝關(guān)節(jié)跖屈力矩外，髖關(guān)節(jié)伸髖力矩的時(shí)間百分比及峰值都有所增加，膝關(guān)節(jié)支撐相早期伸膝力矩峰值有增加的趨勢(shì)，他們共同表現(xiàn)出一種推進(jìn)的狀態(tài)。

3.2 下坡行走

人體在下坡行走時(shí)，下肢角度及力矩變化趨勢(shì)顯示（見圖2），隨著坡角增大，著地時(shí)刻髖角著地時(shí)刻（HA1）減少，支撐相階段，足支撐相早期屈的最大值（AA2）跖屈增大，對(duì)側(cè)足跟著地時(shí)刻（KA2）膝關(guān)節(jié)屈增大，同時(shí)髖關(guān)節(jié)支撐相（HA2）屈曲增加。擺動(dòng)相踝關(guān)節(jié)及膝關(guān)節(jié)屈最大值（AA3，HA3）逐漸變小，擺動(dòng)相屈的最大值（KA3）逐漸變大。隨著坡角增大，膝踝關(guān)節(jié)屈伸幅度增加、髖關(guān)節(jié)屈伸幅度減少是為了適應(yīng)下坡變陡而做出的相應(yīng)改變，變化最大的是對(duì)側(cè)足跟著地時(shí)刻（KA2），從平地到20°坡角后增加了47.77°（444.8%）。力矩方面，下坡時(shí)更多的力矩變化產(chǎn)生在膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)，其中踝關(guān)節(jié)支撐相末期最大跖屈力矩（AM2）隨著坡面傾斜角度的增加而減少。支撐相早期最大屈膝力矩（KM1）有一定增大，表現(xiàn)為通過膝關(guān)節(jié)的屈曲降低重心的作用，支撐相早期最大伸膝力矩（KM2）、50%支撐相時(shí)刻力矩（KM3）隨坡角增大表現(xiàn)出更大的伸力矩。結(jié)合角度變化，表現(xiàn)為支撐相中期支撐腿主要作用是屈膝來降低重心高度，支撐相末期最大伸膝力矩（KM4）隨坡角增大表現(xiàn)出更大的伸力矩，原因是此時(shí)膝關(guān)節(jié)角屈曲增大，使得膝關(guān)節(jié)周圍肌肉產(chǎn)生更大伸膝力矩來維持軀干平衡。在下坡行走中，支撐相末期最大伸膝力矩（KM4）變化最大，從平地到20平坡角后增加了1.2 N.m/kg（500%）。

綜上所述，隨著坡角的增加在下坡時(shí)需要通過不斷屈膝以及維持髖的屈曲來控制重心的下降，同時(shí)踝關(guān)節(jié)著地時(shí)產(chǎn)生更多跖屈及在支撐相末期產(chǎn)生更大背屈趨勢(shì)來維持行走的穩(wěn)定性。隨著坡角增加，原本膝關(guān)節(jié)角度變化在1個(gè)步態(tài)周期中從屈曲-伸展-屈曲變化為持續(xù)的屈曲，同時(shí)膝關(guān)節(jié)力矩也基本全部變?yōu)樯煜チ?，這種趨勢(shì)變化表現(xiàn)為在足跟著地后，通過控制膝關(guān)節(jié)屈曲與踝關(guān)節(jié)屈伸來降低重心維持步態(tài)。

3.3 小結(jié)

本研究通過對(duì)比人體上坡、下坡下肢關(guān)節(jié)角度力矩與平地步行時(shí)下肢關(guān)節(jié)角度力矩的峰值與特征時(shí)刻，探究不同斜坡角度對(duì)步行時(shí)下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的影響。首先假設(shè)不同坡角會(huì)對(duì)上下坡行走與平地行走之間的控制策略即關(guān)節(jié)角度力矩造成顯著性改變，同時(shí)假設(shè)這個(gè)改變將在±這個(gè)坡角產(chǎn)生。研究結(jié)果顯示，上下坡行走與平地行走之間關(guān)節(jié)角度力矩特征值及特征時(shí)刻因坡角改變而產(chǎn)生顯著改變，同時(shí)本研究運(yùn)動(dòng)學(xué)趨勢(shì)與前人研究相一致[7，10，30]，動(dòng)力學(xué)趨勢(shì)與部分前人研究一致[10，15，17，31]。本研究中髖關(guān)節(jié)力矩的變化趨勢(shì)及統(tǒng)計(jì)結(jié)果不足以支持A.N.LAY等[7]的觀點(diǎn)，特別是在上坡行走中，并未觀察到髖關(guān)節(jié)在支撐相末期有伸膝力矩峰值的產(chǎn)生。相反的是，觀察到髖屈力矩具有減少趨勢(shì)，造成這種不同趨勢(shì)的可能原因是A.N.LAY等[7]的研究中步態(tài)時(shí)空參數(shù)在各個(gè)坡角下無差異導(dǎo)致的。

有研究指出，步態(tài)的改變?cè)诿鎸?duì)斜坡坡角為10°時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)[7]。另一份調(diào)查受試者上坡行走時(shí)邁上斜坡的第1步，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生步態(tài)改變的坡角應(yīng)該介于6°~9°之間[14]。本研究結(jié)果顯示，坡角在±角在時(shí)，下肢關(guān)節(jié)角度力矩特征值及特征時(shí)刻已經(jīng)出現(xiàn)顯著改變。結(jié)果不同的原因可能在于并未只在斜坡上行走，而是單步登上斜面。本研究結(jié)論指出，當(dāng)坡角達(dá)到±坡角時(shí)，斜坡已經(jīng)對(duì)下肢關(guān)節(jié)角度力矩特征值和特征時(shí)刻產(chǎn)生顯著影響，在未來研究中增加不同坡角對(duì)功率及下肢關(guān)節(jié)做功的影響有助于加深坡角大小對(duì)人體步態(tài)影響的了解。雖然本研究并未進(jìn)行上下坡步態(tài)間的對(duì)比，但因?yàn)樯掀虏叫信c下坡步行之間角度力矩的變化趨勢(shì)及控制模式不一致，上下坡的步態(tài)控制模式變化可能始于不同的斜坡坡角。

4 結(jié)論

步長(zhǎng)與步速在斜坡行走中隨坡角增大呈倒U型關(guān)系。上坡、下坡與平地行走之間通過不同的控制方式來進(jìn)行：上坡行走主要以增加下肢關(guān)節(jié)的屈伸幅度及下肢伸力矩從而增加輸出功率的推進(jìn)為主；下坡行走主要以維持髖關(guān)節(jié)屈曲的同時(shí)增加膝踝關(guān)節(jié)的屈伸幅度并增加膝關(guān)節(jié)伸力矩來降低重心，保持身體穩(wěn)定性為主。人體平地行走步態(tài)在坡角達(dá)到±6°時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生顯著改變。