Biomechanik

@misc{muybridge1887animals21,
    author = "Muybridge, E",
    title = "Animals in Motion",
    year = "1887",
    howpublished = "New York, Dover Books [1957]",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Muybridge, E., 1887, Animals in Motion: New York, Dover Books [1957].}"
}

@misc{gregory1912notes11,
    author = "Gregory, W. K",
    title = "Bemerkungen zu den Prinzipien der quadrupedalen Fortbewegung und den Mechanismen der Gliedmaßen bei Hufieren",
    year = "1912",
    howpublished = "Annals of the New York Academy of Sciences, v. 22, p. 267-292",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Gregory, W. K., 1912, Bemerkungen zu den Prinzipien der quadrupedalen Fortbewegung und den Mechanismen der Gliedmaßen bei Hufieren: Annals of the New York Academy of Sciences, v. 22, p. 267-292.}"
}

@article{harris1936the12,
    author = "Harris, J. E",
    title = "Die Rolle von Flossen im Gleichgewicht des schwimmenden Fisches I. Windkanaltests an einem Modell von Mustelus canis (Mitchill)",
    year = "1936",
    journal = "Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 476-493",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Harris, J. E., 1936, Die Rolle von Flossen im Gleichgewicht des schwimmenden Fisches I. Windkanaltests an einem Modell von Mustelus canis (Mitchill): Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 476-493.}"
}

@article{harris1938the13,
    author = "Harris, J. E",
    title = "The role of fins in the equilibrium of the swimming fish II. The role of the pelvic fins",
    year = "1938",
    journal = "Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 476-493",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Harris, J. E., 1938, The role of fins in the equilibrium of the swimming fish II. The role of the pelvic fins: Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 476-493.}"
}

@book{howell1944speed14,
    author = "Howell, A. B",
    title = "Speed in Animals",
    year = "1944",
    publisher = "Chicago, University of Chicago Press",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Howell, A. B., 1944, Speed in Animals: Chicago, University of Chicago Press.}"
}

@article{newman1970stance22,
    author = "Newman, B. H",
    title = "Stance and gait in the flesh-eating dinosaur Tyrannosaurus",
    year = "1970",
    journal = "Biological Journal of the Linnean Society, v. 2; 119-123",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Newman, B. H., 1970, Stance and gait in the flesh-eating dinosaur Tyrannosaurus: Biological Journal of the Linnean Society, v. 2; 119-123.}"
}

@techreport{cracraft1971the4,
    author = "Cracraft, J",
    title = "Die funktionelle Morphologie des Hinterbeins des Haussperlings, Columba livia",
    year = "1971",
    howpublished = "Bulletin of the American Museum of Natural History, v. 144, p. 175-268",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Cracraft, J., 1971, Die funktionelle Morphologie des Hinterbeins des Haussperlings, Columba livia: Bulletin of the American Museum of Natural History, v. 144, p. 175-268.}"
}

@book{schmidtnielsen1972how26,
    author = "Schmidt-Nielsen, K",
    title = "How Animals Work",
    year = "1972",
    publisher = "Cambridge, Cambridge University Press",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Schmidt-Nielsen, K., 1972, How Animals Work: Cambridge, Cambridge University Press.}"
}

@phdthesis{molnar1973the20,
    author = "Molnar, R. E",
    title = "Die Schädelmorphologie und -mechanik von Tyrannosaurus rex (Reptilia",
    year = "1973",
    publisher = "Saurischia) [Dissertation]: University of California at Los Angeles",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Molnar, R. E., 1973, Die Schädelmorphologie und -mechanik von Tyrannosaurus rex (Reptilia: Saurischia) [Dissertation]: University of California at Los Angeles.}"
}

@article{webb1973the30,
    author = "Webb, J. E",
    title = "The role of the notochord in forward and reverse swimming and burrowing in the amphioxus Branchiostoma lanceolatum",
    year = "1973",
    journal = "Journal of Zoology, London, v. 170, p. 325-338",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Webb, J. E., 1973, The role of the notochord in forward and reverse swimming and burrowing in the amphioxus Branchiostoma lanceolatum: Journal of Zoology, London, v. 170, p. 325-338.}"
}

Die Schrittfrequenz, bei der Tiere unterschiedlicher Größe von einem Gang in einen anderen wechseln (Schritt, Trab, Galopp), ändert sich in regelmäßiger Weise mit der Körpermasse. Die Geschwindigkeit beim Übergang vom Trab zum Galopp kann als äquivalente Geschwindigkeit verwendet werden, um Tiere unterschiedlicher Größe zu vergleichen. Dieser Übergangspunkt tritt bei kleineren Tieren bei niedrigeren Geschwindigkeiten und höheren Schrittfrequenzen auf. Das Auftragen der Schrittfrequenz am Trab-Galopp-Übergangspunkt als Funktion der Körpermasse in logarithmischen Koordinaten ergibt eine Gerade.

@article{doi101126science18641691112,
    author = "Heglund, N. C. und Taylor, C. Richard und McMahon, Thomas A.",
    title = "Scaling Stride Frequency and Gait to Animal Size: Mice to Horses",
    year = "1974",
    journal = "Science",
    abstract = "Die Schrittfrequenz, bei der Tiere unterschiedlicher Größe von einem Gang in einen anderen wechseln (Schritt, Trab, Galopp), ändert sich in regelmäßiger Weise mit der Körpermasse. Die Geschwindigkeit beim Übergang vom Trab zum Galopp kann als äquivalente Geschwindigkeit verwendet werden, um Tiere unterschiedlicher Größe zu vergleichen. Dieser Übergangspunkt tritt bei kleineren Tieren bei niedrigeren Geschwindigkeiten und höheren Schrittfrequenzen auf. Das Auftragen der Schrittfrequenz am Trab-Galopp-Übergangspunkt als Funktion der Körpermasse in logarithmischen Koordinaten ergibt eine Gerade.",
    url = "https://doi.org/10.1126/science.186.4169.1112",
    doi = "10.1126/science.186.4169.1112",
    openalex = "W1985834661"
}

@article{alexander1977fast1,
    author = "Alexander, R. M",
    title = "Fast locomotion of some African ungulates",
    year = "1977",
    journal = "Journal of Zoology, v. 183, p. 291-300",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Alexander, R. M., 1977, Fast locomotion of some African ungulates: Journal of Zoology, v. 183, p. 291-300.}"
}

@article{coombs1978theoretical3,
    author = "Coombs, W. P",
    title = "Theoretische Aspekte cursorialer Anpassungen bei Dinosauriern",
    year = "1978",
    journal = "Quarterly Review of Biology, v. 53, S. 393-418",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Coombs, W. P., 1978, Theoretische Aspekte cursorialer Anpassungen bei Dinosauriern: Quarterly Review of Biology, v. 53, S. 393-418.}"
}

@misc{fedak1979reappraisal8,
    author = "Fedak, M. A. und Seeherman, H. J",
    title = "Reappraisal of energetics of locomotion shows identical cost in bipeds and quadrupeds including ostrich and horse",
    year = "1979",
    howpublished = "Nature, v. 282, p. 713-716",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Fedak, M. A., und Seeherman, H. J., 1979, Reappraisal of energetics of locomotion shows identical cost in bipeds and quadrupeds including ostrich and horse: Nature, v. 282, p. 713-716.}"
}

@book{gessamen1979methods10,
    author = "Gessamen, J. A",
    title = "Methoden zur Schätzung der Energiekosten der freien Existenz, in Gessamen, J. A., Hrsg., Ökologische Ökonomie der Homiothermen",
    year = "1979",
    publisher = "Logan, Utah, Utah State University Press, S. 3-31",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Gessamen, J. A., 1979, Methoden zur Schätzung der Energiekosten der freien Existenz, in Gessamen, J. A., Hrsg., Ökologische Ökonomie der Homiothermen: Logan, Utah, Utah State University Press, S. 3-31.}"
}

@misc{olson1979flight24,
    author = "Olson, S. L. und Feduccia, A",
    title = "Flugfähigkeit und der Brustgürtel von Archeopteryx",
    year = "1979",
    howpublished = "Nature, v. 278, S. 247-248",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Olson, S. L., und Feduccia, A., 1979, Flugfähigkeit und der Brustgürtel von Archeopteryx: Nature, v. 278, S. 247-248.}"
}

@article{taylor1979running28,
    author = "Taylor, C. R. et al",
    title = "Running in cheetahs, gazelles and goats",
    year = "1979",
    journal = "Energy cost and limb configuration: American Journal of Physiology, p. 848-850",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Taylor, C. R. et al., 1979, Running in cheetahs, gazelles and goats: Energy cost and limb configuration: American Journal of Physiology, p. 848-850.}"
}

Dinosaurierfährten aus unterjurassischen Gesteinen am Rocky Hill, Connecticut, wurden offenbar von einem schwimmenden oder halb untergetauchten Tier gemacht, das sich mit den Zehenspitzen am Boden abgestoßen hat. Diese Fährten wurden wahrscheinlich von großen fleischfressenden Dinosauriern (Theropoda) gemacht und stellen offenbar den ersten Nachweis für das Schwimmen solcher Tiere dar.

@article{coombs1980swimming,
    author = "Coombs, W. P.",
    title = "Swimming Ability of Carnivorous Dinosaurs",
    year = "1980",
    journal = "Science",
    abstract = "Dinosaur tracks from Lower Jurassic rocks at Rocky Hill, Connecticut, were apparently made by a floating or half-submerged animal that was pushing along the bottom with the tips of its toes. These tracks were probably made by large carnivorous dinosaurs (Theropoda) and are apparently the first evidence of swimming by such animals.",
    url = "https://doi.org/10.1126/science.207.4436.1198",
    doi = "10.1126/science.207.4436.1198",
    number = "4436",
    pages = "1198-1200",
    volume = "207"
}

@misc{farlow1981estimates7,
    author = "Farlow, J. O",
    title = "Geschwindigkeitsschätzungen von Dinosauriern aus einem neuen Spurensite in Texas",
    year = "1981",
    howpublished = "Nature, v. 294, p. 747-748",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Farlow, J. O., 1981, Geschwindigkeitsschätzungen von Dinosauriern aus einem neuen Spurensite in Texas: Nature, v. 294, p. 747-748.}"
}

@article{clarke1982biomechanics,
    author = "Clarke, Ian C.",
    title = "Biomechanik",
    year = "1982",
    journal = "Orthopädische Kliniken von Nordamerika",
    url = "https://doi.org/10.1016/s0030-5898(20)30229-7",
    doi = "10.1016/s0030-5898(20)30229-7",
    number = "4",
    pages = "681-707",
    volume = "13"
}

@article{kurzanov1982structural16,
    author = "Kurzanov, S. M",
    title = "Structural chacteristics of the fore limbs of Avimimus",
    year = "1982",
    journal = "Palaeontological Journal, v. 16, no. 3, p. 108-112",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Kurzanov, S. M., 1982, Structural chacteristics of the fore limbs of Avimimus: Palaeontological Journal, v. 16, no. 3, p. 108-112.}"
}

@misc{thulborn1982speeds29,
    author = "Thulborn, R. A",
    title = "Geschwindigkeiten und Gangarten von Dinosauriern",
    year = "1982",
    howpublished = "Paläogeographie, Paläoklimatologie, Paläoökologie, v. 38, p. 273-274",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Thulborn, R. A., 1982, Geschwindigkeiten und Gangarten von Dinosauriern: Paläogeographie, Paläoklimatologie, Paläoökologie, v. 38, p. 273-274.}"
}

@article{garland1983the9,
    author = "Garland, T",
    title = "The relation between maximal running speed and body mass in terrestrial mammals",
    year = "1983",
    journal = "Journal of Zoology, London, v. 199, p. 1557-1570",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Garland, T., 1983, The relation between maximal running speed and body mass in terrestrial mammals: Journal of Zoology, London, v. 199, p. 1557-1570.}"
}

@article{kurzanov1983new17,
    author = "Kurzanov, S. M",
    title = "New data on the pelvic structure of Avimimus",
    year = "1983",
    journal = "Palaeontological Journal, v. 17, no. 4, p. 110-111",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Kurzanov, S. M., 1983, New data on the pelvic structure of Avimimus: Palaeontological Journal, v. 17, no. 4, p. 110-111.}"
}

@misc{lewin1983do18,
    author = "Lewin, R",
    title = "Deuten Affenbeine auf einen Affenlauf?",
    year = "1983",
    howpublished = "Science, v. 221, p. 537- 538",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Lewin, R., 1983, Deuten Affenbeine auf einen Affenlauf?: Science, v. 221, p. 537- 538.}"
}

@misc{tarsitano1983stance27,
    author = "Tarsitano, S",
    title = "Stance and gait in theropod dinosaurs",
    year = "1983",
    howpublished = "Acta Palaeontologica Polonica, v. 28, p. 251-264",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Tarsitano, S., 1983, Stance and gait in theropod dinosaurs: Acta Palaeontologica Polonica, v. 28, p. 251-264.}"
}

Die Gangarten von Reptilien, Vögeln und Säugetieren werden besprochen. Es wird gezeigt, dass Säugetiere unterschiedlicher Größe tendenziell in dynamisch ähnlicher Weise bewegen, wenn ihre Froude-Zahlen u²/gh gleich sind: hier ist u die Geschwindigkeit, g die Erdbeschleunigung und h die Höhe des Hüftgelenks über dem Boden. Die Gangarten von Schildkröten und Menschen werden im Detail untersucht. Die Gangarten von Schildkröten scheinen unerwünschte Verschiebungen (Neigung, Rollen, etc.) auf das für Tiere mit so langsamen Muskeln minimal mögliche Maß zu reduzieren. Die Kraftmuster beim menschlichen Gehen und Laufen minimieren die vom Muskel bei jeder Geschwindigkeit erforderliche Arbeit. Ein Großteil der Energie, die sonst beim Laufen durch Menschen und andere große Säugetiere benötigt würde, wird durch Sehnenelastizität gespart.

@article{doi101177027836498400300205,
    author = "Alexander, R. McN.",
    title = "The Gaits of Bipedal and Quadrupedal Animals",
    year = "1984",
    journal = "The International Journal of Robotics Research",
    abstract = "The gaits of reptiles, birds, and mammals are reviewed. It is shown that mammals of different sizes tend to move in dy namically similar fashion whenever their Froude numbers u 2 /gh are equal: here u is speed, g is the acceleration of free fall, and h is the height of the hip joint from the ground. The gaits of turtles and people are examined in detail. The gaits of turtles appear to reduce unwanted displacements (pitch, roll, etc.) to the minimum possible for animals with such slow muscles. The patterns of force exerted in human walking and running minimize the work required of the muscles at each speed. Much of the energy that would otherwise be neededfor running, by people and other large mammals, is saved by tendon elasticity.",
    url = "https://doi.org/10.1177/027836498400300205",
    doi = "10.1177/027836498400300205",
    openalex = "W1997576152",
    references = "doi101038261129a0, doi101111j146979981983tb04266x"
}

@article{leveau1984biomechanics,
    author = "LeVeau, Barney F.",
    title = "Biomechanik",
    year = "1984",
    journal = "Physical Therapy",
    url = "https://doi.org/10.1093/ptj/64.12.1812",
    doi = "10.1093/ptj/64.12.1812",
    number = "12",
    pages = "1812-1812",
    volume = "64"
}

@article{alexander1985mechanics2,
    author = "Alexander, R. M",
    title = "Mechanics of posture and gait of some large dinosaurs",
    year = "1985",
    journal = "Zoological Journal of the Linnean Society, v. 83, p. 1-25",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Alexander, R. M., 1985, Mechanics of posture and gait of some large dinosaurs: Zoological Journal of the Linnean Society, v. 83, p. 1-25.}"
}

@misc{lewin1985how19,
    author = "Lewin, R",
    title = "Wie fliegt die Hälfte eines Vogels?",
    year = "1985",
    howpublished = "Science, v. 230, p. 530-531",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Lewin, R., 1985, Wie fliegt die Hälfte eines Vogels?: Science, v. 230, p. 530-531.}"
}

@misc{nicholls1985structure23,
    author = "Nicholls, E. L. und Russell, A. P",
    title = "Struktur und Funktion des Schultergürtels und des Vorderarms von Struthiomimus altus (Theropoda",
    year = "1985",
    howpublished = "Ornithomimidae): Paläontologie, v. 28, S. 643-677",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Nicholls, E. L., und Russell, A. P., 1985, Struktur und Funktion des Schultergürtels und des Vorderarms von Struthiomimus altus (Theropoda: Ornithomimidae): Paläontologie, v. 28, S. 643-677.}"
}

@misc{diamond1986how5,
    author = "Diamond, J. M",
    title = "Wie große Weiße Haie, Säbelzahntiger und Soldaten töten",
    year = "1986",
    howpublished = "Nature, v. 322, p. 773-774",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Diamond, J. M., 1986, Wie große Weiße Haie, Säbelzahntiger und Soldaten töten: Nature, v. 322, p. 773-774.}"
}

@misc{parrish1986locomotor25,
    author = "Parrish, J. M",
    title = "Anpassungen der Fortbewegung im Hinterbein und Becken der Thecodontia",
    year = "1986",
    howpublished = "Hunteria, v. 1, p. 2-35",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Parrish, J. M., 1986, Anpassungen der Fortbewegung im Hinterbein und Becken der Thecodontia: Hunteria, v. 1, p. 2-35.}"
}

@misc{earle1987a6,
    author = "Earle, M",
    title = "A flexible body mass in social carnivores",
    year = "1987",
    howpublished = "American Naturalist, v. 129, p. 755-760",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Earle, M., 1987, A flexible body mass in social carnivores: American Naturalist, v. 129, p. 755-760.}"
}

@misc{kitchner1987function15,
    author = "Kitchner, A",
    title = "Funktion der Krallen",
    year = "1987",
    howpublished = "Nature, v. 325, p. 114",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Kitchner, A., 1987, Funktion der Krallen: Nature, v. 325, p. 114.}"
}

Säugetiergerüste erfahren maximale Fortbewegungsspannungen (Kraft pro Fläche), die 25 bis 50% ihrer Festigkeit entsprechen, was auf einen Sicherheitsfaktor zwischen zwei und vier hindeutet. Der Mechanismus, durch den Tiere einen konstanten Sicherheitsfaktor erreichen, variiert je nach Größe des Tieres. Über einen großen Teil ihrer Größe (0,1 bis 300 Kilogramm) halten größere Säugetiere einen einheitlichen Skelettdruck hauptsächlich durch eine aufrechteren Körperhaltung aufrecht, was die massebezogene Muskelkraft durch eine Erhöhung des mechanischen Vorteils der Muskeln verringert. Bei größeren Größen halten wahrscheinlich erhöhte skelettale Allometrie und verringerte Fortbewegungsleistung die Spannungen konstant. Bei kleineren Größen kann die Skelettsteifigkeit kritischer sein als die Festigkeit. Die Abnahme der massebezogenen Muskelkraft bei Säugetieren mit einem Gewicht von 0,1 bis 300 Kilogramm deutet darauf hin, dass auch die maximalen Muskelspannungen konstant sind und korreliert mit einer Abnahme der massebezogenen Energiekosten der Fortbewegung. Das konsistente Muster der Fortbewegungsspannungen, das in langen Knochen bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Gangarten innerhalb einer Art entwickelt wird, könnte wichtige Implikationen für die adaptive Umgestaltung von Knochen in Reaktion auf Spannungsänderungen haben.

@article{doi101126science2251499,
    author = "Biewener, Andrew A.",
    title = "Biomechanics of Mammalian Terrestrial Locomotion",
    year = "1990",
    journal = "Science",
    abstract = "Säugetiergerüste erfahren maximale Fortbewegungsspannungen (Kraft pro Fläche), die 25 bis 50% ihrer Festigkeit entsprechen, was auf einen Sicherheitsfaktor zwischen zwei und vier hindeutet. Der Mechanismus, durch den Tiere einen konstanten Sicherheitsfaktor erreichen, variiert je nach Größe des Tieres. Über einen großen Teil ihrer Größe (0,1 bis 300 Kilogramm) halten größere Säugetiere einen einheitlichen Skelettdruck hauptsächlich durch eine aufrechteren Körperhaltung aufrecht, was die massebezogene Muskelkraft durch eine Erhöhung des mechanischen Vorteils der Muskeln verringert. Bei größeren Größen halten wahrscheinlich erhöhte skelettale Allometrie und verringerte Fortbewegungsleistung die Spannungen konstant. Bei kleineren Größen kann die Skelettsteifigkeit kritischer sein als die Festigkeit. Die Abnahme der massebezogenen Muskelkraft bei Säugetieren mit einem Gewicht von 0,1 bis 300 Kilogramm deutet darauf hin, dass auch die maximalen Muskelspannungen konstant sind und korreliert mit einer Abnahme der massebezogenen Energiekosten der Fortbewegung. Das konsistente Muster der Fortbewegungsspannungen, das in langen Knochen bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Gangarten innerhalb einer Art entwickelt wird, könnte wichtige Implikationen für die adaptive Umgestaltung von Knochen in Reaktion auf Spannungsänderungen haben.",
    url = "https://doi.org/10.1126/science.2251499",
    doi = "10.1126/science.2251499",
    openalex = "W1992071621",
    references = "doi101007bf02058654, doi101007bf02553711, doi1010160021929082902469, doi101017cbo9781139167826, doi101038292239a0, doi101085jgp506197, doi101111j146979981983tb02087x, doi101126science2740914, doi101152ajplegacy197021941104, doi101152physrev1972521129, doi101242jeb1011187, doi101242jeb1381301, doi1015159780691221540, doi1015159781400853724, doi1023072530028, doi102307jctv143mdjg, doi105962bhltitle11332, halstead1969calcified, openalexw1534787790"
}

Dieser Artikel fasst Empfehlungen für die Terminologie zusammen, die bei der Beschreibung der Quadruped-Lokomotion und ausgewählter Aspekte der Biomechanik verwendet werden soll. Richtungsbezeichnungen und Ebenen des Körpers (anatomische Position, räumliche Bezugssysteme), Gelenkwinkel, Konformation, allgemeine Lokomotionsterminologie, Phasen des Schritts und des Gliedmaßenzyklus (z. B. Schritt, Kadenz) sowie Terminologie zur Beschreibung von Sprüngen werden beschrieben.

@article{leach1993recommended,
    author = "Leach, D.",
    title = "Recommended Terminology for Researchers in Locomotion and Biomechanics of Quadrupedal Animals",
    year = "1993",
    journal = "Cells Tissues Organs",
    abstract = "Dieser Artikel fasst Empfehlungen für die Terminologie zusammen, die bei der Beschreibung der Quadruped-Lokomotion und ausgewählter Aspekte der Biomechanik verwendet werden soll. Richtungsbezeichnungen und Ebenen des Körpers (anatomische Position, räumliche Bezugssysteme), Gelenkwinkel, Konformation, allgemeine Lokomotionsterminologie, Phasen des Schritts und des Gliedmaßenzyklus (z. B. Schritt, Kadenz) sowie Terminologie zur Beschreibung von Sprüngen werden beschrieben.",
    url = "https://doi.org/10.1159/000147434",
    doi = "10.1159/000147434",
    number = "2-3",
    openalex = "W2059180862",
    pages = "130-136",
    volume = "146"
}

Viele physiko-mechanische Designs, die sich bei Fischen entwickelt haben, inspirieren derzeit robotische Geräte für Antrieb und Manövrierfähigkeit bei Unterwasserfahrzeugen. Unter Berücksichtigung der potenziellen Vorteile stellt dieser Artikel einen Überblick über die Schwimmmechanismen vor, die von Fischen eingesetzt werden. Die Motivation besteht darin, eine relevante und nützliche Einführung in die bestehende Literatur für Ingenieure mit Interesse am aufstrebenden Bereich der aquatischen Biomechanik zu bieten. Die Fischarten des Schwimmens werden vorgestellt, basierend auf dem gut etablierten Klassifizierungsschema und der Nomenklatur, die ursprünglich von Breder vorgeschlagen wurde. Fische schwimmen entweder durch Körper- und/oder Schwanzflossen (BCF)-Bewegungen oder unter Verwendung von Mittel- und/oder gepaarten Flossen (MPF)-Antrieb. Letzterer wird im Allgemeinen bei niedrigen Geschwindigkeiten eingesetzt, bietet größere Manövrierfähigkeit und bessere Antriebswirkungsgrad, während BCF-Bewegungen größere Schubkräfte und Beschleunigungen erreichen können. Für beide BCF- und MPF-Lokomotion werden spezifische Schwimmmodi identifiziert, basierend auf dem Propulsor und der Art der Bewegungen (oszillatorisch oder wellenförmig), die zur Schubkraftgenerierung eingesetzt werden. Neben allgemeinen Beschreibungen und kinematischen Daten werden auch die analytischen Ansätze vorgestellt, die entwickelt wurden, um jedes Schwimmmodi zu untersuchen. Besonderes Augenmerk wird auf lunate tail propulsion, wellenförmige Flossen und labriforme (oszillatorische Brustflossen) Schwimmmechanismen gelegt, die als diejenigen mit dem größten Potenzial für die Ausbeutung in künstlichen Systemen identifiziert wurden.

@article{doi10110948757275,
    author = "Sfakiotakis, Michael and Lane, David M. and Davies, J.B.C.",
    title = "Review of fish swimming modes for aquatic locomotion",
    year = "1999",
    journal = "IEEE Journal of Oceanic Engineering",
    abstract = "Viele physiko-mechanische Designs, die sich bei Fischen entwickelt haben, inspirieren derzeit robotische Geräte für Antrieb und Manövrierfähigkeit bei Unterwasserfahrzeugen. Unter Berücksichtigung der potenziellen Vorteile stellt dieser Artikel einen Überblick über die Schwimmmechanismen vor, die von Fischen eingesetzt werden. Die Motivation besteht darin, eine relevante und nützliche Einführung in die bestehende Literatur für Ingenieure mit Interesse am aufstrebenden Bereich der aquatischen Biomechanik zu bieten. Die Fischarten des Schwimmens werden vorgestellt, basierend auf dem gut etablierten Klassifizierungsschema und der Nomenklatur, die ursprünglich von Breder vorgeschlagen wurden. Fische schwimmen entweder durch Körper- und/oder Schwanzflossen (BCF)-Bewegungen oder unter Verwendung von Mittel- und/oder gepaarten Flossen (MPF)-Antrieb. Letzterer wird im Allgemeinen bei niedrigen Geschwindigkeiten eingesetzt, bietet größere Manövrierfähigkeit und bessere Antriebswirkungsgrad, während BCF-Bewegungen größere Schubkräfte und Beschleunigungen erreichen können. Für beide BCF- und MPF-Lokomotion werden spezifische Schwimmmodi identifiziert, basierend auf dem Propulsor und der Art der Bewegungen (oszillatorisch oder wellenförmig), die zur Schubkraftgenerierung eingesetzt werden. Neben allgemeinen Beschreibungen und kinematischen Daten werden auch die analytischen Ansätze vorgestellt, die entwickelt wurden, um jedes Schwimmmodi zu untersuchen. Besonderes Augenmerk wird auf lunate tail propulsion, wellenförmige Flossen und labriforme (oszillatorische Brustflossen) Schwimmmechanismen gelegt, die als diejenigen mit dem größten Potenzial für die Ausbeutung in künstlichen Systemen identifiziert wurden.",
    url = "https://doi.org/10.1109/48.757275",
    doi = "10.1109/48.757275",
    openalex = "W2117289015",
    references = "doi101017s0022112070001830, openalexw1575479768"
}

@misc{crussemeyer2000biomechanics,
    author = "Crussemeyer, Jill A. und Dufek, Janet S.",
    title = "Biomechanik",
    year = "2000",
    booktitle = "Women in Sport",
    url = "https://doi.org/10.1002/9780470757093.ch6",
    doi = "10.1002/9780470757093.ch6",
    pages = "93-107"
}

@article{crossref2002biomécanique,
    title = "Biomécanique de la locomotion / Gangbiomechanik",
    year = "2002",
    journal = "Archives of Physiology and Biochemistry",
    url = "https://doi.org/10.1076/apab.110.5.5.93.19859",
    doi = "10.1076/apab.110.5.5.93.19859",
    number = "1",
    openalex = "W4247889902",
    pages = "93-100",
    volume = "110",
    references = "doi101093brain10611, doi101146annurevne05030182001131"
}

Fledermäuse (Chiroptera) sind im Allgemeinen ungeschickte Kriecher, aber der Gemeine Blutfledermaus (Desmodus rotundus) und das neuseeländische Kurzschwanzfledermaus (Mystacina tuberculata) haben unabhängig voneinander die Fähigkeit entwickelt, sich gut am Boden zu bewegen. In dieser Studie beschreiben wir die Kinematik der Fortbewegung bei beiden Arten sowie die Kinetik der Fortbewegung bei M. tuberculata. Wir wollten feststellen, ob sich diese Fledermäuse terrestrisch so bewegen wie andere Vierbeiner, oder ob sie ganz andere Bewegungsmuster am Boden aufweisen als bei Vierbeinern, die nicht fliegen. Durch Hochgeschwindigkeitsvideanalysen von Fledermäusen, die auf einem Laufband laufen, stellten wir fest, dass beide Arten symmetrische laterale Sequenzgänge besitzen, die den kinematisch definierten Gängen einer breiten Palette von Tetrapoden ähneln. Bei hohen Geschwindigkeiten verwendet D. rotundus einen asymmetrischen Sprunggang, der sich den Sprunggängen kleiner terrestrischer Säugetiere annähert, jedoch mit umgekehrten Rollen der Vorder- und Hinterbeine. Dieser Gang wurde von M. tuberculata nicht ausgeführt. Viele Tiere, die einen einzigen kinematischen Gang besitzen, wechseln mit zunehmender Geschwindigkeit von einem kinetischen Gang (bei dem kinetische und potenzielle Energie des Schwerpunkts gegeneinander phasenverschwingen) zu einem kinetischen Lauf (bei dem sie phasengleich schwingen). Um zu bestimmen, ob der einzige kinematische Gang von M. tuberculata der kinetischen Definition eines Ganges, eines Laufs oder eines Ganges entspricht, der bei niedriger Geschwindigkeit als Gang und bei hoher Geschwindigkeit als Lauf fungiert, verwendeten wir Kraftplatten und Hochgeschwindigkeitsvideaufnahmen, um die Energetik des Schwerpunkts bei dieser Art zu charakterisieren. Obwohl die Schwingungen in kinetischer und potenzieller Energie ähnlicher Größenordnung waren, nutzte M. tuberculata pendelartige Energieaustausche zwischen ihnen nicht in dem Maße, wie es viele andere vierbeinige Tiere tun, und wechselte nicht von einem kinetischen Gang zu einem kinetischen Lauf mit zunehmender Geschwindigkeit. Der Gang von M. tuberculata ist kinematisch ein Gang, aber kinetisch bei allen Geschwindigkeiten laufähnlich.

@article{doi101242jeb02186,
    author = "Riskin, Daniel K. und Parsons, Stuart und Schutt, William A. und Carter, Gerald G. und Hermanson, John W.",
    title = "Terrestrische Fortbewegung des neuseeländischen Kurzschwanzfledermäuse Mystacina tuberculata und des Gemeinen Blutfledermäuse Desmodus rotundus",
    year = "2006",
    journal = "Journal of Experimental Biology",
    abstract = "Fledermäuse (Chiroptera) sind im Allgemeinen ungeschickte Kriecher, aber der Gemeine Blutfledermaus (Desmodus rotundus) und das neuseeländische Kurzschwanzfledermaus (Mystacina tuberculata) haben unabhängig voneinander die Fähigkeit entwickelt, sich gut am Boden zu bewegen. In dieser Studie beschreiben wir die Kinematik der Fortbewegung bei beiden Arten sowie die Kinetik der Fortbewegung bei M. tuberculata. Wir wollten feststellen, ob sich diese Fledermäuse terrestrisch so bewegen wie andere Vierbeiner, oder ob sie ganz andere Bewegungsmuster am Boden aufweisen als bei Vierbeinern, die nicht fliegen. Durch Hochgeschwindigkeitsvideanalysen von Fledermäusen, die auf einem Laufband laufen, stellten wir fest, dass beide Arten symmetrische laterale Sequenzgänge besitzen, die den kinematisch definierten Gängen einer breiten Palette von Tetrapoden ähneln. Bei hohen Geschwindigkeiten verwendet D. rotundus einen asymmetrischen Sprunggang, der sich den Sprunggängen kleiner terrestrischer Säugetiere annähert, jedoch mit umgekehrten Rollen der Vorder- und Hinterbeine. Dieser Gang wurde von M. tuberculata nicht ausgeführt. Viele Tiere, die einen einzigen kinematischen Gang besitzen, wechseln mit zunehmender Geschwindigkeit von einem kinetischen Gang (bei dem kinetische und potenzielle Energie des Schwerpunkts gegeneinander phasenverschwingen) zu einem kinetischen Lauf (bei dem sie phasengleich schwingen). Um zu bestimmen, ob der einzige kinematische Gang von M. tuberculata der kinetischen Definition eines Ganges, eines Laufs oder eines Ganges entspricht, der bei niedriger Geschwindigkeit als Gang und bei hoher Geschwindigkeit als Lauf fungiert, verwendeten wir Kraftplatten und Hochgeschwindigkeitsvideaufnahmen, um die Energetik des Schwerpunkts bei dieser Art zu charakterisieren. Obwohl die Schwingungen in kinetischer und potenzieller Energie ähnlicher Größenordnung waren, nutzte M. tuberculata pendelartige Energieaustausche zwischen ihnen nicht in dem Maße, wie es viele andere vierbeinige Tiere tun, und wechselte nicht von einem kinetischen Gang zu einem kinetischen Lauf mit zunehmender Geschwindigkeit. Der Gang von M. tuberculata ist kinematisch ein Gang, aber kinetisch bei allen Geschwindigkeiten laufähnlich.",
    url = "https://doi.org/10.1242/jeb.02186",
    doi = "10.1242/jeb.02186",
    openalex = "W2112468692",
    references = "doi101016jjtbi200504004, doi101098rstb19870030, doi101111j146979981983tb04266x, doi101111j146979981991tb04794x, doi101113jphysiol1976sp011613, doi101126science1105113, doi101152ajpregu19772335r243, doi101242jeb1381301, doi104159harvard9780674184404, openalexw3081581194"
}

Die Burst-and-Coast-Schwimmleistung bei fischähnlicher Fortbewegung wird mittels zweidimensionaler numerischer Simulation untersucht. Die verwendete numerische Methode ist die zuvor entwickelte collocated finite-volume adaptive Cartesian cut-cell-Methode. Die NACA00xx-Flügelprofilform wird als Gleichgewichtsform des Fischkörpers verwendet. Das Schwimmen im Burst-and-Coast-Stil wird berechnet unter der Annahme, dass die Burst-Phase aus einem einzelnen Schwanzschlag besteht. Die Schwimmeffizienz wird in Bezug auf die massebezogene Transportkosten bewertet, anstatt der Froude-Effizienz. Die Auswirkungen der Reynolds-Zahl (basierend auf Körperlänge und Burst-Zeit), des Duty-Cycles und des Schlankheitsverhältnisses (Körperlänge geteilt durch die größte Dicke) auf die Schwimmleistung (Impulskapazität und massebezogene Transportkosten) werden quantitativ untersucht. Die Ergebnisse führen zu einem Schlussfolgerung, die mit früheren Befunden übereinstimmt, wonach ein Larvenfisch selten im Burst-and-Coast-Stil schwimmt. Bei gegebener Masse und Schwimmgeschwindigkeit benötigt ein Fisch die geringsten Kosten, wenn er im Burst-and-Coast-Stil mit einem Schlankheitsverhältnis von 8,33 schwimmt. Dieses energetisch optimale Schlankheitsverhältnis ist größer als das aus dem einfachen hydromechanischen Modell, das in der Literatur vorgeschlagen wurde. Die berechnete Menge an Energieeinsparung beim Burst-and-Coast-Schwimmen ist mit der Schätzung für echte Fische in der Literatur vergleichbar. Schließlich sind die vorhergesagten Wirbelstrukturen sowohl beim kontinuierlichen als auch beim Burst-and-Coast-Schwimmen biologisch relevant.

@article{doi1010881748318243036001,
    author = "Chung, M.M.",
    title = "On burst-and-coast swimming performance in fish-like locomotion",
    year = "2009",
    journal = "Bioinspiration \& Biomimetics",
    abstract = "Burst-and-Coast-Schwimmleistung bei fischähnlicher Fortbewegung wird mittels zweidimensionaler numerischer Simulation untersucht. Die verwendete numerische Methode ist die zuvor entwickelte collocated finite-volume adaptive Cartesian cut-cell-Methode. Die NACA00xx-Flügelprofilform wird als Gleichgewichtsform des Fischkörpers verwendet. Das Schwimmen im Burst-and-Coast-Stil wird berechnet unter der Annahme, dass die Burst-Phase aus einem einzelnen Schwanzschlag besteht. Die Schwimmeffizienz wird in Bezug auf die massebezogene Transportkosten bewertet, anstatt der Froude-Effizienz. Die Auswirkungen der Reynolds-Zahl (basierend auf Körperlänge und Burst-Zeit), des Duty-Cycles und des Schlankheitsverhältnisses (Körperlänge geteilt durch die größte Dicke) auf die Schwimmleistung (Impulskapazität und massebezogene Transportkosten) werden quantitativ untersucht. Die Ergebnisse führen zu einem Schlussfolgerung, die mit früheren Befunden übereinstimmt, wonach ein Larvenfisch selten im Burst-and-Coast-Stil schwimmt. Bei gegebener Masse und Schwimmgeschwindigkeit benötigt ein Fisch die geringsten Kosten, wenn er im Burst-and-Coast-Stil mit einem Schlankheitsverhältnis von 8,33 schwimmt. Dieses energetisch optimale Schlankheitsverhältnis ist größer als das aus dem einfachen hydromechanischen Modell, das in der Literatur vorgeschlagen wurde. Die berechnete Menge an Energieeinsparung beim Burst-and-Coast-Schwimmen ist mit der Schätzung für echte Fische in der Literatur vergleichbar. Schließlich sind die vorhergesagten Wirbelstrukturen sowohl beim kontinuierlichen als auch beim Burst-and-Coast-Schwimmen biologisch relevant.",
    url = "https://doi.org/10.1088/1748-3182/4/3/036001",
    doi = "10.1088/1748-3182/4/3/036001",
    openalex = "W2039103601"
}

In den letzten Jahrzehnten wurden etwa 30 Hypothesen entwickelt, um die Evolution der aufrechten Haltung und der Fortbewegung beim Menschen zu erklären. Die wichtigsten und neuesten davon werden hier diskutiert. Mittlerweile ist festzustellen, dass alle Hauptthesen, die bis zum letzten Jahrzehnt des letzten Jahrhunderts veröffentlicht wurden, veraltet sind, zumindest was einige ihrer Hauptgedanken betrifft: Erstens konzentrierten sie sich nur auf eine einzige Ursache für die Evolution der Zweibeinigkeit, während der evolutionäre Prozess viel komplexer war. Zweitens wurden sie alle in ein Savannen-Szenario gestellt. Während der 1990er Jahre ermöglichte der Fossilbericht eine genauere Rekonstruktion des entstehenden Zweibeinigkeits in einem bewaldeten Lebensraum (z. B. wie von Clarke und Tobias (Science 269:521-524, 1995) und WoldeGabriel et al. (Nature 412:175-178, 2001) berichtet). Darüber hinaus zeigten die Fossilienreste zunehmende Beweise dafür, dass dieser Teil der menschlichen Evolution in einem feuchteren Lebensraum stattgefunden hat als zuvor angenommen. Die Amphibian Generalist Theory, erstmals im Jahr 2000 vorgestellt, schlägt vor, dass die Zweibeinigkeit in einem bewaldeten Lebensraum begann. Die Wälder waren nicht weit von einer Küste entfernt, wo unser früherer Vorfahre zusammen mit seinen baumartigen Gewohnheiten in flachem Wasser ging und watschelte, reiches Futter mit wenig Aufwand fand. Im Gegensatz zu allen anderen Theorien löst das Watscheln nicht nur eine aufrechte Haltung aus, sondern zwingt das Individuum auch, diese Position beizubehalten und zweibeinig zu gehen. Bisher ist dies das einzige Szenario, das in der Lage ist, die beträchtlichen anatomischen und funktionellen Schwellenwerte vom Vierbeinigen zum Zweibeinigen zu überwinden. Dies stimmt mit paläoanthropologischen Befunden sowie mit der funktionellen Anatomie und energetischen Berechnungen überein und nicht zuletzt mit der evolutionären Psychologie. Die hier vorgestellte neue Synthese ist in der Lage, viele der bisher konkurrierenden Theorien zu harmonisieren.

@article{doi101007s0011400906373,
    author = "Niemitz, Carsten",
    title = "The evolution of the upright posture and gait—a review and a new synthesis",
    year = "2010",
    journal = "Die Naturwissenschaften",
    abstract = "In den letzten Jahrzehnten wurden etwa 30 Hypothesen entwickelt, um die Evolution der aufrechten Haltung und der Fortbewegung beim Menschen zu erklären. Die wichtigsten und neuesten davon werden hier diskutiert. Mittlerweile ist festzustellen, dass alle Hauptthesen, die bis zum letzten Jahrzehnt des letzten Jahrhunderts veröffentlicht wurden, veraltet sind, zumindest was einige ihrer Hauptgedanken betrifft: Erstens konzentrierten sie sich nur auf eine einzige Ursache für die Evolution der Zweibeinigkeit, während der evolutionäre Prozess viel komplexer war. Zweitens wurden sie alle in ein Savannen-Szenario gestellt. Während der 1990er Jahre ermöglichte der Fossilbericht eine genauere Rekonstruktion des entstehenden Zweibeinigkeits in einem bewaldeten Lebensraum (z. B. wie von Clarke und Tobias (Science 269:521-524, 1995) und WoldeGabriel et al. (Nature 412:175-178, 2001) berichtet). Darüber hinaus zeigten die Fossilienreste zunehmende Beweise dafür, dass dieser Teil der menschlichen Evolution in einem feuchteren Lebensraum stattgefunden hat als zuvor angenommen. Die Amphibian Generalist Theory, erstmals im Jahr 2000 vorgestellt, schlägt vor, dass die Zweibeinigkeit in einem bewaldeten Lebensraum begann. Die Wälder waren nicht weit von einer Küste entfernt, wo unser früherer Vorfahre zusammen mit seinen baumartigen Gewohnheiten in flachem Wasser ging und watschelte, reiches Futter mit wenig Aufwand fand. Im Gegensatz zu allen anderen Theorien löst das Watscheln nicht nur eine aufrechte Haltung aus, sondern zwingt das Individuum auch, diese Position beizubehalten und zweibeinig zu gehen. Bisher ist dies das einzige Szenario, das in der Lage ist, die beträchtlichen anatomischen und funktionellen Schwellenwerte vom Vierbeinigen zum Zweibeinigen zu überwinden. Dies stimmt mit paläoanthropologischen Befunden sowie mit der funktionellen Anatomie und energetischen Berechnungen überein und nicht zuletzt mit der evolutionären Psychologie. Die hier vorgestellte neue Synthese ist in der Lage, viele der bisher konkurrierenden Theorien zu harmonisieren.",
    url = "https://doi.org/10.1007/s00114-009-0637-3",
    doi = "10.1007/s00114-009-0637-3",
    openalex = "W2075013568",
    references = "doi101016s0047248484800792, doi10103712293000, doi101038385333a0, doi101038nature00879, doi101038nature03052, doi101038nature04789, doi101086281823, doi101126science2114480341, doi101242jeb00279, doi101353book59141, doi101537ase188722495, doi1023072792, doi105860choice352112"
}

@incollection{masouros2010biomechanics,
    author = "Masouros, S. D. und McDermott, I. D. und Bull, A. M. J. und Amis, A. A.",
    title = "Biomechanik",
    year = "2010",
    booktitle = "Der Meniskus",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-3-642-02450-4\_4",
    doi = "10.1007/978-3-642-02450-4\_4",
    pages = "29-37"
}

@incollection{hill2012biomechanics,
    author = "Hill, Keith und Baranowski, Tom und Schmidt, Walter und Prommer, Nicole und Audran, Michel und Connes, Philippe und Gutiérrez, Ramiro L. und Decker, Catherine F. und Plasqui, Guy und Westerterp, Klaas R. und Chilibeck, Phil und Newman, Christopher L. und Allen, Matthew R.",
    title = "Biomechanik",
    year = "2012",
    booktitle = "Enzyklopädie der Sportmedizin in Gesundheit und Krankheit",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-3-540-29807-6\_2151",
    doi = "10.1007/978-3-540-29807-6\_2151",
    pages = "119-119"
}

Die meisten heute verfügbaren robotischen Fahrzeuge sind auf Operationen innerhalb eines einzigen Mediums beschränkt (d. h. Land, Luft oder Wasser). Dies ist bei der Betrachtung der Fortbewegungsfähigkeiten in natürlichen Systemen sehr selten der Fall. Die Nützlichkeit für kleine Roboter spiegelt oft genau denselben Problembereich wie kleine Tiere wider und bietet daher zahlreiche Möglichkeiten für biologische Inspiration. Dieser Artikel untersucht zunächst die verschiedenen Fortbewegungsarten, die verschiedene Gattungsgruppen in mehreren Medien annehmen, um zu versuchen, die Kompromisse in der Fähigkeit zu bestimmen, die die Tiere bei der Erreichung einer multi-modalen Fortbewegung eingehen. Zudem wird eine Übersicht über aktuelle biologisch inspirierte multi-modale Roboter vorgestellt. Das primäre Ziel dieser Forschung besteht darin, das Fundament für eine Generation von Fahrzeugen zu legen, die eine multi-modale Fortbewegung ermöglichen und ambulatorische Fähigkeiten in mehr als einem Medium erlauben, wodurch sie die aktuellen Fähigkeiten übertreffen. Durch die Identifizierung und das Verständnis, wann natürliche Systeme spezifische Fortbewegungsmechanismen verwenden, wann sie für jede Fortbewegungsart unterschiedliche Mechanismen wählen, anstatt einen synergisierten einzelnen Mechanismus zu verwenden, und wie dies ihre Fähigkeit in jedem Medium beeinflusst, können ähnliche Kombinationen als Inspiration für zukünftige multi-modale biologisch inspirierte robotische Plattformen dienen.

@article{doi1010881748318291011001,
    author = "Lock, R J und Burgess, Stuart C und Vaidyanathan, Ravi",
    title = "Multi-modal locomotion: from animal to application",
    year = "2013",
    journal = "Bioinspiration \& Biomimetics",
    abstract = "Die meisten heute verfügbaren robotischen Fahrzeuge sind auf Operationen innerhalb eines einzigen Mediums beschränkt (d. h. Land, Luft oder Wasser). Dies ist bei der Betrachtung der Fortbewegungsfähigkeiten in natürlichen Systemen sehr selten der Fall. Die Nützlichkeit für kleine Roboter spiegelt oft genau denselben Problembereich wie kleine Tiere wider und bietet daher zahlreiche Möglichkeiten für biologische Inspiration. Dieser Artikel untersucht zunächst die verschiedenen Fortbewegungsarten, die verschiedene Gattungsgruppen in mehreren Medien annehmen, um zu versuchen, die Kompromisse in der Fähigkeit zu bestimmen, die die Tiere bei der Erreichung einer multi-modalen Fortbewegung eingehen. Zudem wird eine Übersicht über aktuelle biologisch inspirierte multi-modale Roboter vorgestellt. Das primäre Ziel dieser Forschung besteht darin, das Fundament für eine Generation von Fahrzeugen zu legen, die eine multi-modale Fortbewegung ermöglichen und ambulatorische Fähigkeiten in mehr als einem Medium erlauben, wodurch sie die aktuellen Fähigkeiten übertreffen. Durch die Identifizierung und das Verständnis, wann natürliche Systeme spezifische Fortbewegungsmechanismen verwenden, wann sie für jede Fortbewegungsart unterschiedliche Mechanismen wählen, anstatt einen synergisierten einzelnen Mechanismus zu verwenden, und wie dies ihre Fähigkeit in jedem Medium beeinflusst, können ähnliche Kombinationen als Inspiration für zukünftige multi-modale biologisch inspirierte robotische Plattformen dienen.",
    url = "https://doi.org/10.1088/1748-3182/9/1/011001",
    doi = "10.1088/1748-3182/9/1/011001",
    openalex = "W1991951278",
    references = "doi1010079783642838484, doi101016030096299090674h, doi101016jrobot200409015, doi101038nature02000, doi101093oso97801985660380010001, doi101109joe2005843748, doi101109tro2008915426, doi101242jeb01262, doi101242jeb01974, doi101242jeb02186, doi1015159780691212975, doi1015159781400849512"
}

Ornithischier-Dinosaurier waren ursprünglich zweibeinig mit Vordergliedmaßen, die für das Greifen modifiziert waren, aber die Vierbeinigkeit entwickelte sich in der Klade mindestens dreimal unabhängig. Außerhalb der Ornithischia hat sich die Vierbeinigkeit von zweibeinigen Vorfahren nur noch zweimal entwickelt, was dies zu einem der seltensten Fortbewegungstransitionen in der tetrapoden evolutionären Geschichte macht. Die osteologischen und myologischen Veränderungen, die mit diesen Übergängen verbunden sind, wurden erst kürzlich dokumentiert, und die biomechanischen Konsequenzen dieser Veränderungen müssen noch untersucht werden. Hier überprüfen wir vorherige Ansätze zum Verständnis der Fortbewegung bei ausgestorbenen Tieren, die grob in Form-Funktions-Ansätze, die auf Analogien basieren, die auf lebenden Tieren beruhen, Skalierung von Gliedmaßenknochen und computergestützte Ansätze unterteilt werden können. Wir führen dann den ersten systematischen Versuch durch, Veränderungen in der Fortbewegungsmuskel-Funktion bei zweibeinigen und vierbeinigen ornithischian Dinosauriern zu quantifizieren. Unter Verwendung dreidimensionaler computergestützter Modellierung der Hauptpelvis-Fortbewegungsmuskel-Momentarme untersuchen wir Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen einzelnen Taxa, zwischen vierbeinigen und zweibeinigen Taxa und zwischen Taxa, die die drei Hauptlinien der ornithischian Dinosaurier (Thyreophora, Ornithopoda, Marginocephalia) repräsentieren. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Ceratopsid Chasmosaurus und der Ornithopod Hypsilophodon relativ niedrige Momentarme für die meisten Muskeln und die meisten Funktionen haben, was vielleicht auf eine schlechte Fortbewegungsleistung in diesen Taxa hindeutet. Vierbeiner haben höhere Abduktions-Momentarme als Zweibeiner, was wir darauf zurückführen, dass die modellierten Vierbeiner insgesamt breitere Körper haben. Ein Peak in den extensorischen Momentarmen bei größeren Hüftwinkeln und niedrigere medial rotierende Momentarme bei Vierbeinern als bei Zweibeinern könnte auf einen säulenartigen Hinterbein und den Verlust der medialen Rotation als Form der seitlichen Gliedmaßenunterstützung bei Vierbeinern zurückzuführen sein. Wir können keine Trends in der Evolution der Momentarme über Ornithischia als Ganzes identifizieren, was darauf hindeutet, dass die zweibeinige Abstammung der Ornithischier die Entwicklung der vierbeinigen Fortbewegung nicht über eine begrenzte Anzahl von funktionellen Pfaden einschränkte. Die funktionelle Anatomie scheint einen größeren Effekt auf die Momentarme gehabt zu haben als die Phylogenie, und die identifizierten Unterschiede zwischen einzelnen Taxa und einzelnen Kladen könnten mit Unterschieden in der Fortbewegungsleistung zusammenhängen, die für das Leben in verschiedenen Umgebungen oder für klade-spezifisches Verhalten erforderlich sind.

@article{doi101111brv12071,
    author = "Maidment, Susannah C. R. and Bates, Karl T. and Falkingham, Peter and VanBuren, Collin S. and Arbour, Victoria M. and Barrett, Paul M.",
    title = "Locomotion in ornithischian dinosaurs: an assessment using three‐dimensional computational modelling",
    year = "2013",
    journal = "Biological reviews/Biological reviews of the Cambridge Philosophical Society",
    abstract = "Ornithischian dinosaurs were primitively bipedal with forelimbs modified for grasping, but quadrupedalism evolved in the clade on at least three occasions independently. Outside of Ornithischia, quadrupedality from bipedal ancestors has only evolved on two other occasions, making this one of the rarest locomotory transitions in tetrapod evolutionary history. The osteological and myological changes associated with these transitions have only recently been documented, and the biomechanical consequences of these changes remain to be examined. Here, we review previous approaches to understanding locomotion in extinct animals, which can be broadly split into form-function approaches using analogy based on extant animals, limb-bone scaling, and computational approaches. We then carry out the first systematic attempt to quantify changes in locomotor muscle function in bipedal and quadrupedal ornithischian dinosaurs. Using three-dimensional computational modelling of the major pelvic locomotor muscle moment arms, we examine similarities and differences among individual taxa, between quadrupedal and bipedal taxa, and among taxa representing the three major ornithischian lineages (Thyreophora, Ornithopoda, Marginocephalia). Our results suggest that the ceratopsid Chasmosaurus and the ornithopod Hypsilophodon have relatively low moment arms for most muscles and most functions, perhaps suggesting poor locomotor performance in these taxa. Quadrupeds have higher abductor moment arms than bipeds, which we suggest is due to the overall wider bodies of the quadrupeds modelled. A peak in extensor moment arms at more extended hip angles and lower medial rotator moment arms in quadrupeds than in bipeds may be due to a more columnar hindlimb and loss of medial rotation as a form of lateral limb support in quadrupeds. We are not able to identify trends in moment arm evolution across Ornithischia as a whole, suggesting that the bipedal ancestry of ornithischians did not constrain the development of quadrupedal locomotion via a limited number of functional pathways. Functional anatomy appears to have had a greater effect on moment arms than phylogeny, and the differences identified between individual taxa and individual clades may relate to differences in locomotor performance required for living in different environments or for clade-specific behaviours.",
    url = "https://doi.org/10.1111/brv.12071",
    doi = "10.1111/brv.12071",
    openalex = "W2133932331",
    references = "coombs1980swimming, doi101007s1126300701073, doi101080027246342011606857, doi101098rsbl20120263, doi101109tpami2009161, doi101126science17940791201, doi101130g23452a1, doi10114511419111141964, doi101152ajpregu19772335r243, doi101371journalpone0004591, doi101371journalpone0067182, doi1016660094837320000260450fpindi20co2, doi101666100041, doi104159harvard9780674184404, doi105860choice326223, doi105860choice392183, openalexw2183707334, openalexw2473973115, openalexw638862129"
}

Roboter werden zunehmend als wissenschaftliche Instrumente zur Untersuchung der Tierlokomotion eingesetzt. Das Design eines Roboters, der die kinematischen und dynamischen Eigenschaften eines Tieres angemessen nachahmt, ist jedoch schwierig aufgrund der Komplexität des Bewegungsapparates und der Grenzen aktueller Robotertechnologie. Hier schlagen wir einen Entwurfsprozess vor, der Hochgeschwindigkeitscineradiographie, Optimierung, dynamische Skalierung, 3D-Druck, hochwertige Servomotoren und einen maßgeschneiderten Tauchanzug kombiniert, um Pleurobot zu konstruieren: einen salamanderähnlichen Roboter, der sein biologisches Gegenstück, Pleurodeles waltl, sehr genau nachahmt. Unsere früheren Roboter halfen uns dabei, Hypothesen über die Interaktion zwischen den neuronalen Netzwerken der Gliedmaßen und des Rückgrats zur Erzeugung grundlegender Schwimm- und Gehmuster zu testen und zu bestätigen. Mit Pleurobot demonstrieren wir einen Entwurfsprozess, der Studien zu reichhaltigeren motorischen Fähigkeiten bei Salamandern ermöglichen wird. Insbesondere sind wir daran interessiert, wie diese reichhaltigeren motorischen Fähigkeiten durch Erweiterung unserer Rückenmarkmodelle durch die Hinzufügung weiterer absteigender Bahnen und detaillierterer Gliedmaßen-Zentralmuster-Generator-Netzwerke erzielt werden können. Pleurobot ist ein dynamisch skaliertes amphibisches Salamanderroboter mit einer großen Anzahl von angesteuerten Freiheitsgraden (DOFs: insgesamt 27). Aufgrund unseres Entwurfsprozesses kann der Roboter die meisten DOFs und Bewegungsbereiche des Tieres erfassen, insbesondere an den Gliedmaßen. Wir demonstrieren die Fähigkeiten des Roboters, indem wir rohe kinematische Daten, die aus Röntgenvideos extrahiert wurden, den Gelenken des Roboters für grundlegende Lokomotionsverhalten im Wasser und an Land auferlegen. Der Roboter entspricht dem Verhalten des Tieres in Bezug auf relative Vorwärtsgeschwindigkeiten und laterale Verschiebungen sehr genau. Die Bodenreaktionskräfte während des Gehens ähneln ebenfalls denen des Tieres. Basierend auf unseren Ergebnissen erwarten wir, dass zukünftige Studien zu reichhaltigeren motorischen Fähigkeiten bei Salamandern stark von Pleurobots Design profitieren werden.

@article{doi101098rsif20151089,
    author = "Karakasiliotis, Konstantinos und Thandiackal, Robin und Melo, Kamilo und Horvat, Tomislav und Mahabadi, Navid und Tsitkov, Stanislav und Cabelguen, J.‐M. und Ijspeert, Auke Jan",
    title = "Von der Cineradiographie zu Biorobotern: Ein Ansatz zum Entwurf von Robotern zur Nachahmung und Untersuchung der Tierlokomotion",
    year = "2016",
    journal = "Journal of The Royal Society Interface",
    abstract = "Roboter werden zunehmend als wissenschaftliche Instrumente zur Untersuchung der Tierlokomotion eingesetzt. Das Design eines Roboters, der die kinematischen und dynamischen Eigenschaften eines Tieres angemessen nachahmt, ist jedoch schwierig aufgrund der Komplexität des Bewegungsapparates und der Grenzen aktueller Robotertechnologie. Hier schlagen wir einen Entwurfsprozess vor, der Hochgeschwindigkeitscineradiographie, Optimierung, dynamische Skalierung, 3D-Druck, hochwertige Servomotoren und einen maßgeschneiderten Tauchanzug kombiniert, um Pleurobot zu konstruieren: einen salamanderähnlichen Roboter, der sein biologisches Gegenstück, Pleurodeles waltl, sehr genau nachahmt. Unsere früheren Roboter halfen uns dabei, Hypothesen über die Interaktion zwischen den neuronalen Netzwerken der Gliedmaßen und des Rückgrats zur Erzeugung grundlegender Schwimm- und Gehmuster zu testen und zu bestätigen. Mit Pleurobot demonstrieren wir einen Entwurfsprozess, der Studien zu reichhaltigeren motorischen Fähigkeiten bei Salamandern ermöglichen wird. Insbesondere sind wir daran interessiert, wie diese reichhaltigeren motorischen Fähigkeiten durch Erweiterung unserer Rückenmarkmodelle durch die Hinzufügung weiterer absteigender Bahnen und detaillierterer Gliedmaßen-Zentralmuster-Generator-Netzwerke erzielt werden können. Pleurobot ist ein dynamisch skaliertes amphibisches Salamanderroboter mit einer großen Anzahl von angesteuerten Freiheitsgraden (DOFs: insgesamt 27). Aufgrund unseres Entwurfsprozesses kann der Roboter die meisten DOFs und Bewegungsbereiche des Tieres erfassen, insbesondere an den Gliedmaßen. Wir demonstrieren die Fähigkeiten des Roboters, indem wir rohe kinematische Daten, die aus Röntgenvideos extrahiert wurden, den Gelenken des Roboters für grundlegende Lokomotionsverhalten im Wasser und an Land auferlegen. Der Roboter entspricht dem Verhalten des Tieres in Bezug auf relative Vorwärtsgeschwindigkeiten und laterale Verschiebungen sehr genau. Die Bodenreaktionskräfte während des Gehens ähneln ebenfalls denen des Tieres. Basierend auf unseren Ergebnissen erwarten wir, dass zukünftige Studien zu reichhaltigeren motorischen Fähigkeiten bei Salamandern stark von Pleurobots Design profitieren werden.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rsif.2015.1089",
    doi = "10.1098/rsif.2015.1089",
    openalex = "W2469381446",
    references = "doi101038nature02000, doi101038nature08152, doi101109iros1995525827, doi101126science1138353, doi101126science28454221954, doi101126science2885463100, doi10117702783640122067570, doi101242jeb202233325, doi1015159781400849512, doi1023073514548"
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@incollection{kassab2019biomechanics,
    author = "Kassab, Ghassan S.",
    title = "Biomechanik",
    year = "2019",
    booktitle = "Koronare Zirkulation",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-3-030-14819-5\_1",
    doi = "10.1007/978-3-030-14819-5\_1",
    pages = "1-28"
}

Zusammenfassung Die Schnittstelle zwischen Paläontologie und Biomechanik kann sich gegenseitig aufklären und dabei helfen, paläobiologisches Wissen über ausgestorbene Arten zu verbessern und unser Verständnis der Allgemeingültigkeit biomechanischer Prinzipien zu vertiefen, die aus der Untersuchung lebender Arten abgeleitet wurden. Allerdings birgt die Arbeit mit Daten, die hauptsächlich aus dem Fossilbericht gewonnen wurden, ihre Herausforderungen. Aufbauend auf jahrzehntelanger vorheriger Forschung skizzieren und diskutieren wir einen vollständigen Arbeitsablauf für die biomechanische Analyse ausgestorbener Arten, wobei die Lokomotionsbiomechanik des triassischen Theropoden-Dinosauriers Coelophysis als Fallstudie dient. Wir beginnen mit der digitalen Erfassung der Fossilienknochenmorphologie, über die Erstellung von rigged Skelettmodellen, die Rekonstruktion von Muskulatur und Weichteilvolumina, bis hin zur Entwicklung computergestützter muskuloskelettaler Modelle und schließlich zur Ausführung biomechanischer Simulationen. Unter Verwendung eines dreidimensionalen muskuloskelettalen Modells, das 33 Muskeln umfasst, zeigt eine statische invers Simulation der Mittelphase des Laufens, dass Coelophysis wahrscheinlich aufgerichtetere (gestrecktere) Hinterbeinhaltungen verwendet hat und wahrscheinlich in der Lage war, eine vertikale Bodenreaktionskraft von mehr als 2,5-facher Körpermasse zu ertragen. Wir identifizieren die muskuläre Kraftgenerierungskapazität als eine wesentliche Quelle von Unsicherheiten in den Simulationen und betonen die Notwendigkeit verfeinerter Methoden zur Schätzung intrinsischer Muskelparameter wie der Faserlänge. Unser Ansatz betont die explizite Anwendung quantitativer Techniken und physikbasierter Prinzipien, was die Robustheit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse maximiert. Obwohl wir uns auf ein spezifisches Taxon und eine Frage konzentrieren, haben viele der hier untersuchten Techniken und Philosophien eine große Allgemeingültigkeit und können daher in biomechanischen Untersuchungen anderer ausgestorbener Organismen angewendet werden.

@article{doi101017pab202046,
    author = "Bishop, Peter J. and Cuff, Andrew R. and Hutchinson, John R.",
    title = "How to build a dinosaur: Musculoskeletal modeling and simulation of locomotor biomechanics in extinct animals",
    year = "2020",
    journal = "Paleobiology",
    abstract = "Zusammenfassung Die Schnittstelle zwischen Paläontologie und Biomechanik kann sich gegenseitig aufklären und dabei helfen, paläobiologisches Wissen über ausgestorbene Arten zu verbessern und unser Verständnis der Allgemeingültigkeit biomechanischer Prinzipien zu vertiefen, die aus der Untersuchung lebender Arten abgeleitet wurden. Allerdings birgt die Arbeit mit Daten, die hauptsächlich aus dem Fossilbericht gewonnen wurden, ihre Herausforderungen. Aufbauend auf jahrzehntelanger vorheriger Forschung skizzieren und diskutieren wir einen vollständigen Arbeitsablauf für die biomechanische Analyse ausgestorbener Arten, wobei die Lokomotionsbiomechanik des triassischen Theropoden-Dinosauriers Coelophysis als Fallstudie dient. Wir beginnen mit der digitalen Erfassung der Fossilienknochenmorphologie, über die Erstellung von rigged Skelettmodellen, die Rekonstruktion von Muskulatur und Weichteilvolumina, bis hin zur Entwicklung computergestützter muskuloskelettaler Modelle und schließlich zur Ausführung biomechanischer Simulationen. Unter Verwendung eines dreidimensionalen muskuloskelettalen Modells, das 33 Muskeln umfasst, zeigt eine statische invers Simulation der Mittelphase des Laufens, dass Coelophysis wahrscheinlich aufgerichtetere (gestrecktere) Hinterbeinhaltungen verwendet hat und wahrscheinlich in der Lage war, eine vertikale Bodenreaktionskraft von mehr als 2,5-facher Körpermasse zu ertragen. Wir identifizieren die muskuläre Kraftgenerierungskapazität als eine wesentliche Quelle von Unsicherheiten in den Simulationen und betonen die Notwendigkeit verfeinerter Methoden zur Schätzung intrinsischer Muskelparameter wie der Faserlänge. Unser Ansatz betont die explizite Anwendung quantitativer Techniken und physikbasierter Prinzipien, was die Robustheit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse maximiert. Obwohl wir uns auf ein spezifisches Taxon und eine Frage konzentrieren, haben viele der hier untersuchten Techniken und Philosophien eine große Allgemeingültigkeit und können daher in biomechanischen Untersuchungen anderer ausgestorbener Organismen angewendet werden.",
    url = "https://doi.org/10.1017/pab.2020.46",
    doi = "10.1017/pab.2020.46",
    openalex = "W3095550271",
    references = "doi101007s0001501000242, doi101016jcub201910050, doi101038s4158601808512, doi1010800272463420171427593, doi101098rsbl20120263, doi101098rsos160342, doi1011112041210x12226, doi101111brv12071, doi101111pala12329, doi101242jeb069567, doi101371journalpone0013120, doi101371journalpone0192172, doi101666100041, doi103389fbioe201800140, doi104202app20090075"
}

Ein Meilenstein in der Evolution der Wirbeltiere, der Übergang vom Wasser an Land, verdankt seinen Erfolg der Entwicklung eines ausladenden Körperplans, der einen amphibischen Lebensstil ermöglichte. Der Körper, ursprünglich an das Schwimmen angepasst, entwickelte sich, um von Gliedmaßen zu profitieren, die seine Fortbewegungsfähigkeiten auf untergetauchtem und trockenem Grund verbesserten. Die ersten terrestrischen Tiere nutzten eine ausladende Fortbewegung, eine Art der Gliedmaßenfortbewegung, bei der die Gliedmaßen seitlich vom Körper ausgehen (im Gegensatz zur aufrechten Fortbewegung, bei der die Gliedmaßen vertikal unter dem Körper ausgehen). Diese Art der Fortbewegung – beispielsweise von Salamandern, Echsen und Krokodilen gezeigt – wurde in einer Vielzahl von Bereichen untersucht, einschließlich Neurowissenschaften, Biomechanik, Evolution und Paläontologie. Robotik kann von diesen Studien profitieren, um amphibische Roboter zu entwerfen, die schwimmen und laufen können, mit interessanten Anwendungen in der Feldrobotik, insbesondere für Such- und Rettungseinsätze, Inspektion und Umweltüberwachung. Im Gegenzug kann die Robotik nützliche wissenschaftliche Werkzeuge bereitstellen, um Hypothesen in den Neurowissenschaften, der Biomechanik und der Paläontologie zu testen. Zum Beispiel wurden Roboter verwendet, um Hypothesen über die Organisation von neuronalen Schaltkreisen zu testen, die unter der Kontrolle einfacher Modulationssignale zwischen Schwimmen und Laufen wechseln können, sowie um die wahrscheinlichsten Gangarten ausgestorbener ausladender Tiere zu identifizieren. Hier überprüfe ich verschiedene Aspekte der amphibischen und ausladenden Fortbewegung, nämlich Gangmerkmale, Neurobiologie, numerische Modelle und ausladende Roboter, und diskutiere fruchtbare Wechselwirkungen zwischen Robotik und anderen wissenschaftlichen Bereichen.

@article{doi101146annurevcontrol091919095731,
    author = "Ijspeert, Auke Jan",
    title = "Amphibious and Sprawling Locomotion: From Biology to Robotics and Back",
    year = "2020",
    journal = "Annual Review of Control Robotics and Autonomous Systems",
    abstract = "Ein Meilenstein in der Evolution der Wirbeltiere, der Übergang vom Wasser an Land, verdankt seinen Erfolg der Entwicklung eines ausladenden Körperplans, der einen amphibischen Lebensstil ermöglichte. Der Körper, ursprünglich an das Schwimmen angepasst, entwickelte sich, um von Gliedmaßen zu profitieren, die seine Fortbewegungsfähigkeiten auf untergetauchtem und trockenem Grund verbesserten. Die ersten terrestrischen Tiere nutzten eine ausladende Fortbewegung, eine Art der Gliedmaßenfortbewegung, bei der die Gliedmaßen seitlich vom Körper ausgehen (im Gegensatz zur aufrechten Fortbewegung, bei der die Gliedmaßen vertikal unter dem Körper ausgehen). Diese Art der Fortbewegung – beispielsweise von Salamandern, Echsen und Krokodilen gezeigt – wurde in einer Vielzahl von Bereichen untersucht, einschließlich Neurowissenschaften, Biomechanik, Evolution und Paläontologie. Robotik kann von diesen Studien profitieren, um amphibische Roboter zu entwerfen, die schwimmen und laufen können, mit interessanten Anwendungen in der Feldrobotik, insbesondere für Such- und Rettungseinsätze, Inspektion und Umweltüberwachung. Im Gegenzug kann die Robotik nützliche wissenschaftliche Werkzeuge bereitstellen, um Hypothesen in den Neurowissenschaften, der Biomechanik und der Paläontologie zu testen. Zum Beispiel wurden Roboter verwendet, um Hypothesen über die Organisation von neuronalen Schaltkreisen zu testen, die unter der Kontrolle einfacher Modulationssignale zwischen Schwimmen und Laufen wechseln können, sowie um die wahrscheinlichsten Gangarten ausgestorbener ausladender Tiere zu identifizieren. Hier überprüfe ich verschiedene Aspekte der amphibischen und ausladenden Fortbewegung, nämlich Gangmerkmale, Neurobiologie, numerische Modelle und ausladende Roboter, und diskutiere fruchtbare Wechselwirkungen zwischen Robotik und anderen wissenschaftlichen Bereichen.",
    url = "https://doi.org/10.1146/annurev-control-091919-095731",
    doi = "10.1146/annurev-control-091919-095731",
    openalex = "W2998026442",
    references = "doi101086physzool67130163845, doi101098rsif20151089, doi103390biomimetics4030060"
}

@inproceedings{han2020effects,
    author = "Han, Pan und Wang, Junshi und Dong, Haibo",
    title = "Effekte des intermittierenden Schwimmgaus bei fischähnlicher Fortbewegung",
    year = "2020",
    booktitle = "AIAA Scitech 2020 Forum",
    url = "https://doi.org/10.2514/6.2020-1779",
    doi = "10.2514/6.2020-1779",
    openalex = "W2998233015",
    references = "doi101007s1040901706943, doi101016030096299190382m, doi101016jjcp201904062, doi101017cbo9780511983641005, doi101017jfm2017533, doi1010881748318243036001, doi101098rspb19710085, doi10110948757275, doi101242jeb008128, openalexw2744262668"
}

Quallen (Medusozoa) gelten als die energieeffizientesten Tiere der Welt. Ihre Glockenmorphologie und ihre relativ einfachen Nervensysteme machen sie für Roboterbauer attraktiv. Obwohl die Wissenschaftsgemeinschaft viel Aufmerksamkeit der Erforschung ihrer Schwimmleistung gewidmet hat, gibt es noch viel zu lernen über den jetpropulsiven Fortbewegungsgang, den prolate Quallen zeigen. Traditionell haben computergestützte Wissenschaftler bei der computergestützten Modellierung der Quallenfortbewegung einheitliche Duty-Cycle-Kinematiken angenommen. In dieser Studie verwendeten wir Fluid-Struktur-Interaktionsmodellierung, um mögliche Leistungsverbesserungen durch das Mischen unterschiedlicher Duty-Cycles über mehrere Reynolds-Zahlen und Kontraktionsfrequenzen hinweg zu bestimmen. Es wurden Geschwindigkeitssteigerungen und Reduktionen der Transportkosten von bis zu 80 % bzw. 50 % beobachtet. Im Allgemeinen waren die Nettoeffekte bei Fällen mit niedrigeren Kontraktionsfrequenzen größer. Insgesamt wurden robuste Duty-Cycle-Kombinationen bestimmt, die zu verbesserter oder gehinderter Leistung führten.

@article{doi10108817483190ac2afe,
    author = "Baldwin, Tierney und Battista, Nicholas",
    title = "Hopscotching Jellyfish: Kombinieren unterschiedlicher Duty-Cycle-Kinematiken kann zu verbesserter Schwimmleistung führen",
    year = "2021",
    journal = "arXiv (Cornell University)",
    abstract = "Quallen (Medusozoa) gelten als die energieeffizientesten Tiere der Welt. Ihre Glockenmorphologie und ihre relativ einfachen Nervensysteme machen sie für Roboterbauer attraktiv. Obwohl die Wissenschaftsgemeinschaft viel Aufmerksamkeit der Erforschung ihrer Schwimmleistung gewidmet hat, gibt es noch viel zu lernen über den jetpropulsiven Fortbewegungsgang, den prolate Quallen zeigen. Traditionell haben computergestützte Wissenschaftler bei der computergestützten Modellierung der Quallenfortbewegung einheitliche Duty-Cycle-Kinematiken angenommen. In dieser Studie verwendeten wir Fluid-Struktur-Interaktionsmodellierung, um mögliche Leistungsverbesserungen durch das Mischen unterschiedlicher Duty-Cycles über mehrere Reynolds-Zahlen und Kontraktionsfrequenzen hinweg zu bestimmen. Es wurden Geschwindigkeitssteigerungen und Reduktionen der Transportkosten von bis zu 80\% bzw. 50\% beobachtet. Im Allgemeinen waren die Nettoeffekte bei Fällen mit niedrigeren Kontraktionsfrequenzen größer. Insgesamt wurden robuste Duty-Cycle-Kombinationen bestimmt, die zu verbesserter oder gehinderter Leistung führten.",
    url = "https://doi.org/10.1088/1748-3190/ac2afe",
    doi = "10.1088/1748-3190/ac2afe",
    openalex = "W3204959302",
    references = "han2020effects"
}

Die Besiedlung von Süßwasser- und Meeresökosystemen durch Landwirbeltiere ist im Laufe von 300 Millionen Jahren bei Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren wiederholt aufgetreten. Funktionelle Interpretationen des Fossilberichts sind entscheidend für das Verständnis der Kräfte, die diese evolutionären Übergänge gestalten. Sekundär aquatische Tetrapoden haben eine Reihe anatomischer, physiologischer und verhaltensbezogener Anpassungen an die Fortbewegung im Wasser erworben. Allerdings ist viel dieser Information für ausgestorbene Klade verloren gegangen, wobei der Fossilbericht oft auf osteologische Daten und einige außergewöhnliche Exemplare mit Weichgewebserhaltung beschränkt ist. Traditionell wurde die funktionelle Morphologie bei fossilen sekundär aquatischen Tetrapoden durch vergleichende Anatomie und Korrelation mit lebenden funktionellen Analogien untersucht. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich jedoch die Biomechanik in der Paläobiologie einem bemerkenswerten methodischen Wandel unterzogen. Anatomiebasierte Ansätze werden zunehmend rigoros, gestützt durch quantitative Techniken zur Analyse von Formen. Darüber hinaus hat die Einbeziehung physikbasierter Methoden objektive Tests von funktionellen Hypothesen ermöglicht und die Bedeutung hydrodynamischer Kräfte als Treiber evolutionärer Innovation und Anpassung aufgezeigt. Hier präsentieren wir einen Überblick über die neuesten Forschungen zur Fortbewegung ausgestorbener sekundär aquatischer Tetrapoden, mit einem Schwerpunkt auf Amnioten, und heben die neuesten experimentellen Ansätze in diesem Bereich hervor. Wir diskutieren die Eignung dieser Techniken zur Erforschung verschiedener Aspekte der Fortbewegungsanpassung, analysieren ihre Vor- und Nachteile und geben Empfehlungen für ihre Anwendung, um zukünftige experimentelle Strategien zu informieren. Darüber hinaus skizzieren wir einige unerforschte Forschungsrichtungen, die erfolgreich in anderen Bereichen der paläobiomechanischen Forschung eingesetzt wurden, wie z. B. die Verwendung dynamischer Modelle in der Nahrungsverarbeitung und terrestrischen Fortbewegung, und bieten so eine neue methodische Synthese für das Feld der Fortbewegungsbiomechanik bei ausgestorbenen sekundär aquatischen Wirbeltieren. Fortschritte in der Bildgebungstechnologie und 3D-Modellierungssoftware, neue Entwicklungen in der Robotik und die zunehmende Verfügbarkeit und das Bewusstsein für numerische Methoden wie die numerische Strömungsmechanik machen dies zu einer aufregenden Zeit für die Analyse von Form und Funktion bei alten Wirbeltieren.

@article{doi101111brv12790,
    author = "Gutarra, Susana and Rahman, Imran A.",
    title = "The locomotion of extinct secondarily aquatic tetrapods",
    year = "2021",
    journal = "Biological reviews/Biological reviews of the Cambridge Philosophical Society",
    abstract = "Die Besiedlung von Süßwasser- und Meeresökosystemen durch Landwirbeltiere ist im Laufe von 300 Millionen Jahren bei Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren wiederholt aufgetreten. Funktionelle Interpretationen des Fossilberichts sind entscheidend für das Verständnis der Kräfte, die diese evolutionären Übergänge gestalten. Sekundär aquatische Tetrapoden haben eine Reihe anatomischer, physiologischer und verhaltensbezogener Anpassungen an die Fortbewegung im Wasser erworben. Allerdings ist viel dieser Information für ausgestorbene Klade verloren gegangen, wobei der Fossilbericht oft auf osteologische Daten und einige außergewöhnliche Exemplare mit Weichgewebserhaltung beschränkt ist. Traditionell wurde die funktionelle Morphologie bei fossilen sekundär aquatischen Tetrapoden durch vergleichende Anatomie und Korrelation mit lebenden funktionellen Analogien untersucht. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich jedoch die Biomechanik in der Paläobiologie einem bemerkenswerten methodischen Wandel unterzogen. Anatomiebasierte Ansätze werden zunehmend rigoros, gestützt durch quantitative Techniken zur Analyse von Formen. Darüber hinaus hat die Einbeziehung physikbasierter Methoden objektive Tests von funktionellen Hypothesen ermöglicht und die Bedeutung hydrodynamischer Kräfte als Treiber evolutionärer Innovation und Anpassung aufgezeigt. Hier präsentieren wir einen Überblick über die neuesten Forschungen zur Fortbewegung ausgestorbener sekundär aquatischer Tetrapoden, mit einem Schwerpunkt auf Amnioten, und heben die neuesten experimentellen Ansätze in diesem Bereich hervor. Wir diskutieren die Eignung dieser Techniken zur Erforschung verschiedener Aspekte der Fortbewegungsanpassung, analysieren ihre Vor- und Nachteile und geben Empfehlungen für ihre Anwendung, um zukünftige experimentelle Strategien zu informieren. Darüber hinaus skizzieren wir einige unerforschte Forschungsrichtungen, die erfolgreich in anderen Bereichen der paläobiomechanischen Forschung eingesetzt wurden, wie z. B. die Verwendung dynamischer Modelle in der Nahrungsverarbeitung und terrestrischen Fortbewegung, und bieten so eine neue methodische Synthese für das Feld der Fortbewegungsbiomechanik bei ausgestorbenen sekundär aquatischen Wirbeltieren. Fortschritte in der Bildgebungstechnologie und 3D-Modellierungssoftware, neue Entwicklungen in der Robotik und die zunehmende Verfügbarkeit und das Bewusstsein für numerische Methoden wie die numerische Strömungsmechanik machen dies zu einer aufregenden Zeit für die Analyse von Form und Funktion bei alten Wirbeltieren.",
    url = "https://doi.org/10.1111/brv.12790",
    doi = "10.1111/brv.12790",
    openalex = "W3197611735",
    references = "doi101006jfls19931012, doi101017pab201615, doi101017s0022112060001110, doi101038nature02000, doi101038ncomms10825, doi101038ncomms4460, doi101038s4158601805214, doi101038s415980160028x, doi101038scientificamerican039564, doi101038srep02120, doi10108002693445201611963958, doi101098rsos160342, doi101098rspb19710085, doi101126science1774045222, doi101371journalpone0183070, doi101371journalpone0216148, doi105860choice324494"
}

Zusammenfassung Der Dinosaurierfährtenbericht enthält zahlreiche Beispiele von Fährten mit gestreckten Metatarsalmarkierungen. Solche „gestreckten Fährten" sind oft hochgradig variabel und zeichnen sich durch undeutliche Umrisse und abgekürzte oder fehlende Zehenabdrücke aus. Gestreckte Dinosaurierfährten sind gut bekannt vom Flussbett des Paluxy River in Texas, wo einige von Kreationisten aufgrund ihres oberflächlich menschlichen Aussehens als „Menschenfährten" interpretiert wurden. Die horizontale Ausrichtung der Metatarsalmarkierungen führte zur nun weit verbreiteten Idee einer fakultativen plantigraden, oder „flachfüßigen", Fortbewegungsart bei einer Vielzahl von Dinosaurierfährtenherstellern von klein bis groß. Diese Hypothese steht jedoch im Widerspruch zur Beobachtung, dass gestreckte Fährten nicht auf reduzierte Fortbewegungsgeschwindigkeiten und erhöhte Pace-Winkelwerte hinweisen, sondern mit geringer anatomischer Treue korrelieren. Wir interpretieren hier gestreckte Fährten als tiefe Eindringungen des Fußes in weiches Sediment. Sediment kann über Teilen des absteigenden Fußes zusammenbrechen und eine flache Oberflächenfährte hinterlassen, die eine Metatarsalmarkierung bewahrt. Die Länge einer Metatarsalmarkierung wird durch mehrere Faktoren bestimmt und korreliert nicht notwendigerweise mit der Länge des Metatarsus. Andere Arten von hinteren Markierungen in Dinosaurierfährten, wie Schlepp- und Rutschmarkierungen, werden besprochen.

@article{doi101111pala12584,
    author = "Lallensack, Jens N. and Farlow, James O. and Falkingham, Peter",
    title = "A new solution to an old riddle: elongate dinosaur tracks explained as deep penetration of the foot, not plantigrade locomotion",
    year = "2021",
    journal = "Palaeontology",
    abstract = "Abstract The dinosaur track record features numerous examples of trackways with elongated metatarsal marks. Such 'elongate tracks' are often highly variable and characterized by indistinct outlines and abbreviated or missing digit impressions. Elongate dinosaur tracks are well‐known from the Paluxy River bed of Texas, where some have been interpreted as 'man tracks' by creationists due to their superficially human‐like appearance. The horizontal orientation of the metatarsal marks led to the now widely accepted idea of a facultative plantigrade, or 'flat‐footed', mode of locomotion in a variety of dinosaurian trackmakers small to large. This hypothesis, however, is at odds with the observation that elongate tracks do not indicate reduced locomotion speeds and increased pace angulation values, but instead are correlated with low anatomical fidelity. We here interpret elongate tracks as deep penetrations of the foot in soft sediment. Sediment may collapse above parts of the descending foot, leaving a shallow surface track that preserves a metatarsal mark. The length of a metatarsal mark is determined by multiple factors and is not necessarily correlated with the length of the metatarsus. Other types of posterior marks in dinosaur footprints, such as drag and slip marks, are reviewed.",
    url = "https://doi.org/10.1111/pala.12584",
    doi = "10.1111/pala.12584",
    openalex = "W4200240294",
    references = "doi1010079789400904095, doi10103820167, doi10108002724634199510011574, doi1010800272463420171314298, doi1010800272463420201781142, doi101080104209402013817405, doi10108010420940601006859, doi101111j146979981983tb02087x, doi101111pala12502, doi101111pala12584, doi101242jeb1051147, doi101371journalpone0004591, doi1023071311183, doi1026879529, doi10297960650, doi105860choice273305, doi105860choice393984, doi107717peerj2059, openalexw114509570, openalexw2618301958, openalexw2619609965"
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Zusammenfassung Archosauria diversifizierten sich während des Trias vor zwei Massenaussterben am Ende ∼201 Mya, wobei nur die Krokodil-Linie (Crocodylomorpha) und die Vogel-Linie (Dinosauria) als Überlebende übrig blieben; zusammen mit den pterosaurischen fliegenden Reptilien. Vor etwa 50 Jahren wurde die „Hypothese der lokomotorischen Überlegenheit" (LSH) vorgeschlagen, wonach Dinosaurier im frühen Jura aufgrund ihrer überlegenen Fortbewegung andere Archosaurier dominierten. Diese Idee wurde seither kontinuierlich diskutiert, wobei taxonomische und morphologische Analysen nahelegen, dass Dinosaurier eher „glücklich" überlebten als aufgrund biologischer Überlegenheit. Die LSH wurde jedoch noch nie biomechanisch getestet. Hier präsentieren wir die Integration experimenteller Daten zur Fortbewegung bei lebenden Archosauriern mit inversen und prädiktiven Simulationen derselben Verhaltensweisen unter Verwendung von muskuloskelettalen Modellen, die zeigen, dass wir zuverlässig vorhersagen können, wie lebende Archosaurier laufen, rennen und springen. Diese Simulationen haben prädiktive Simulationen ausgestorbener Archosaurier geleitet, um abzuschätzen, wie sie sich bewegten, und wir zeigen unsere Fortschritte in diesem Unterfangen. Die in diesen Simulationen verwendeten muskuloskelettalen Modelle können auch für einfachere Analysen von Form und Funktion wie Muskelmomentarme verwendet werden, die uns über grundlegendere biomechanische Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Archosauriern informieren. Durch Einordnung all dieser Daten in einen evolutionären und biomechanischen Kontext werfen wir einen neuen Blick auf die LSH als Teil einer kritischen Überprüfung konkurrierender Hypothesen, warum Dinosaurier (und einige andere Archosaurier-Clade) das späte Trias-Aussterben überlebten. Frühe Dinosaurier wiesen einige quantifizierbare Unterschiede in der lokomotorischen Funktion und Leistung gegenüber anderen Archosauriern auf, aber andere abgeleitete dinosaurische Merkmale (z. B. Stoffwechsel- oder Wachstumsraten, ventilatorische Fähigkeiten) sind nicht unbedingt mit der LSH unvereinbar; oder vielleicht sogar eine opportunistische Ersatzhypothese; bei der Erklärung des Erfolgs der Dinosaurier.

@article{doi101093icbicac049,
    author = "Cuff, Andrew R. und Demuth, Oliver E. und Michel, K und Otero, Alejandro und Pintore, Romain und Polet, Delyle T. und Wiseman, Ashleigh L. A. und Hutchinson, John R.",
    title = "Walking—and Running and Jumping—with Dinosaurs and their Cousins, Viewed Through the Lens of Evolutionary Biomechanics",
    year = "2022",
    journal = "Integrative and Comparative Biology",
    abstract = "Zusammenfassung Archosauria diversifizierten sich während des Trias vor zwei Massenaussterben am Ende ∼201 Mya, wobei nur die Krokodil-Linie (Crocodylomorpha) und die Vogel-Linie (Dinosauria) als Überlebende übrig blieben; zusammen mit den pterosaurischen fliegenden Reptilien. Vor etwa 50 Jahren wurde die „Hypothese der lokomotorischen Überlegenheit" (LSH) vorgeschlagen, wonach Dinosaurier im frühen Jura aufgrund ihrer überlegenen Fortbewegung andere Archosaurier dominierten. Diese Idee wurde seither kontinuierlich diskutiert, wobei taxonomische und morphologische Analysen nahelegen, dass Dinosaurier eher „glücklich" überlebten als aufgrund biologischer Überlegenheit. Die LSH wurde jedoch noch nie biomechanisch getestet. Hier präsentieren wir die Integration experimenteller Daten zur Fortbewegung bei lebenden Archosauriern mit inversen und prädiktiven Simulationen derselben Verhaltensweisen unter Verwendung von muskuloskelettalen Modellen, die zeigen, dass wir zuverlässig vorhersagen können, wie lebende Archosaurier laufen, rennen und springen. Diese Simulationen haben prädiktive Simulationen ausgestorbener Archosaurier geleitet, um abzuschätzen, wie sie sich bewegten, und wir zeigen unsere Fortschritte in diesem Unterfangen. Die in diesen Simulationen verwendeten muskuloskelettalen Modelle können auch für einfachere Analysen von Form und Funktion wie Muskelmomentarme verwendet werden, die uns über grundlegendere biomechanische Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Archosauriern informieren. Durch Einordnung all dieser Daten in einen evolutionären und biomechanischen Kontext werfen wir einen neuen Blick auf die LSH als Teil einer kritischen Überprüfung konkurrierender Hypothesen, warum Dinosaurier (und einige andere Archosaurier-Clade) das späte Trias-Aussterben überlebten. Frühe Dinosaurier wiesen einige quantifizierbare Unterschiede in der lokomotorischen Funktion und Leistung gegenüber anderen Archosauriern auf, aber andere abgeleitete dinosaurische Merkmale (z. B. Stoffwechsel- oder Wachstumsraten, ventilatorische Fähigkeiten) sind nicht unbedingt mit der LSH unvereinbar; oder vielleicht sogar eine opportunistische Ersatzhypothese; bei der Erklärung des Erfolgs der Dinosaurier.",
    url = "https://doi.org/10.1093/icb/icac049",
    doi = "10.1093/icb/icac049",
    openalex = "W4281254995",
    references = "doi101002jmor20973, doi101038s4159802207074x, doi101111brv12638, doi101111pala12502, doi103389feart2021723973"
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@incollection{crossrefNonebiomechanics,
    title = "Biomechanik",
    year = "None",
    booktitle = "Medical Physics and Biomedical Engineering",
    url = "https://doi.org/10.1887/0750303689/b319c1",
    doi = "10.1887/0750303689/b319c1"
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