在分析机器鼠运动的动态仿生性时，仍以实验鼠俯仰和偏航运动的X射线视频图像作为参考。截取实验鼠在不同时刻运动的X射线图片，在实验鼠脊柱骨骼上标记特征点，这些特征点与机器鼠的俯仰和偏航关节点相对应。由此可以得到实验鼠在不同时刻的运动轨迹序列，如图6-1所示。其中，图6-1（a）为实验鼠俯仰运动的轨迹序列，设实验鼠的俯仰运动周期为TP，选取离散时刻0、TP/6、TP/3、TP/2、2TP/3、5TP/6、TP进行标记；图6-1（b）为实验鼠偏航运动的轨迹序列，设实验鼠的偏航运动周期为Ty，选取离散时刻0、7Ty/47、13Ty/47、20 Ty/47、27 Ty/47、33Ty/47、40Ty/47、Ty进行标记。
基于图5-4所示的机器鼠运动坐标系，根据实验鼠的运动轨迹序列，可以得到机器鼠各关节旋转角（相对值）随时间的离散的变化规律。对于每个关节，为了避免运动过程中的刚柔性冲击，初始和最终的角速度和角加速度都应接近于零。为了满足这一条件，对每个关节角在开始和结束阶段进行插值。用一系列正弦函数的组合来逼近这些离散点（包括插值得到的离散点），拟合得到机器鼠各关节运动规律，即
图6-1 实验鼠运动轨迹序列（见彩插）
（a）俯仰运动；（b）偏航运动
式中，当i=1，2，5，7时，T=Tp；当i=3，4，6时，T=Ty。
表6-1给出拟合得到的各关节角位移曲线函数的参数。
表6-1 机器鼠各关节角位移曲线函数的参数
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机器鼠的自由度配置是为了尽可能模拟实验鼠的身体结构，但仅对有限的关节点处进行运动轨迹拟合仍会造成较大的轨迹误差。考虑实验鼠整个脊髓骨架在运动过程中的位置变化，在骨架上标记一系列特征点，这些特征点与实验鼠的所有脊髓关节（约30个）相对应。根据这些特征点的坐标拟合得到不同时刻实验鼠的脊髓曲线位置函数，在已知机器鼠关节角位移曲线函数的基础上，对各关节运动函数添加误差补偿项aisin（bit/T），可推导机器鼠含参变量ai、bi的运动轨迹。采用分段积分的形式计算实验鼠和机器鼠运动轨迹的差值，通过最小化此差值可以确定补偿项的系数ai、bi，有
式中，Ft为t时刻实验鼠的脊髓曲线函数；fi，t表示t时刻机器鼠的分段轨迹线；A和B为ai和bi的设计最大值；cs为机器鼠鼻尖的坐标值；φi为坐标轴x与连杆i之间的角度。
由此得到机器鼠各关节角位移曲线补偿项系数如表6-2所示。
表6-2 机器鼠各关节角位移曲线补偿项系数
图6-2为机器鼠在附加补偿项前后与实验鼠运动轨迹的对比图。红色曲线为附加补偿项所形成的轨迹，蓝色曲线为未附加补偿项所形成的轨迹，黑色曲线为实验鼠脊髓曲线。图6-2（a）为俯仰运动在t=1/3T、t=1/2T、t=2/3T时刻两种轨迹的对比，在运动过程中，轨迹误差主要出现在机器鼠颈部和腰部附近。由于附加补偿项之后机器鼠关节1角位移增大，关节5角位移减小，有效减小颈部和腰部附近的误差，使得生成轨迹更接近于实验鼠的脊髓曲线。图6-2（b）为偏航运动在t=20/47T、t=27/47T、t=33/47T时刻两种轨迹的对比，在运动过程中，轨迹误差主要出现在机器鼠头部附近。由于附加补偿项之后机器鼠关节4角位移减小，缩减了机器鼠头端轨迹与实验鼠的误差，同样使得生成轨迹更接近于实验鼠的脊髓曲线。通过计算俯仰运动和偏航运动典型时刻两种轨迹与实验鼠脊髓曲线的总误差，附加补偿项之后俯仰轨迹误差减小约12.6%，偏航轨迹误差减小约41.0%。
图6-2 机器鼠运动轨迹对比图（见彩插）
（a）俯仰运动；（b）偏航运动
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