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生活在不同环境条件下的生物具有与其运动步态相关的独特特征 ， 并表现出最大限度地提高其在自然栖息地生存机会的特征 。 然而 ， 不同的情况 ， 例如必须实现快速逃生或获取食物将要求动物在运动过程中要么偏爱速度、敏捷性或效率 。 这种运动特征的变化可能需要改变步态 ， 并且动物不同步态的运动模式之间通常存在显着差异 。 这种步态变化已在许多动物中观察到 ， 包括四足动物、六足动物、飞行动物和游泳动物 。
以前的一些研究工作试图在机器人中复制动物的步态转换 。 这在瑞士开发的顺应性四足机器人中实现了马步行小跑步态转换 。 蝾螈从步行到游泳的步态转变也在瑞士联邦理工学院开发的两栖蝾螈样机器人中实现 。 箱鱼的两种游泳步态在北京大学采用三台伺服电机带齿轮组的箱鱼机器人上实现 ， 实现了低速时胸式步态和高速时尾式步态的步态转换 。 海龟如切洛尼亚米达斯使用两种游泳步态 ， 即常规游泳步态和剧烈游泳步态 。
海龟的身体被坚硬的腹甲和甲壳覆盖 ， 因此它们只能使用鳍状肢作为主要推力源 ， 这与其他也使用身体产生推力的海洋动物形成鲜明对比 。 通过起伏运动推力 。 海龟运动的研究很有趣 ， 因为尽管它们的运动受到限制 ， 但它们仍然是游泳最快的爬行动物之一 ， 它们可以长距离旅行 ， 并且具有出色的机动能力 。 先前的研究表明 ， 这可能是由于海龟鳍状肢的复杂运动 ， 将鳍状体的拍动与直列和扭转运动相结合 ， 这有助于切洛尼亚米达斯的良好推力产生能力 。
然而 ， 由于海龟鳍状物的连续三维变形 ， 很难在机器人中复制它们的复杂运动 。 以前开发的海龟机器人不能完全模仿海龟前肢运动中显示的连续和复杂的变形 ， 因为这些机器人的四肢机构由电机和刚性结构的组合组成 。 分别使用六个和四个鳍 ， 每个鳍只有一个电机 ， 鳍只摆动 ， 这与海龟的运动不同 。 科学家提出的龟类机器人的运动基于淡水龟的拖曳运动 ， 而不是海龟的扑动运动 。
有四个鳍片 ， 每个鳍片上使用两个电机 ， 每个鳍片都允许滚动和俯仰运动 。 海龟机器人 ， 科学家也使用机械 ， 每个前鳍的齿轮或曲柄等部件可以产生自由度运动 。 以前对海龟步态变化的研究主要集中在水陆过渡上产生爬行动作 ， 例如乌龟机器人 。 所有这些机器人的运动仅限于鳍的近端部分 ， 鳍状物本身没有任何变形 ， 并且没有一个专注于复制海龟的两种游泳步态 。
科学家提出了一种仿生海龟鳍状肢致动器 ， 该致动器能够通过使用智能软复合材料致动器来模拟前肢的连续变形 ， 其灵感来自海龟的解剖结构 ， 能够复制常规游泳步态和剧烈游泳步态 。 海龟的前肢被简化为三个部分 ， 并使用不同的智能软复合材料结构实现到机器人中 ， 每个部分具有不同的配置 ， 以近似海龟前肢在整个运动过程中的变形 。
【由于海龟的身体被坚硬的甲壳覆盖，因此它们只能使用鳍状肢作为主要推力源】将鳍状体致动器的运动与切洛尼亚米达斯的鳍状体的运动进行比较 ， 以验证它能够在两种步态中模仿其拍动轨迹 。 然后 ， 评估了开发的仿生鳍状肢的每种步态的各种特征 。 为了开发一种可以模拟切洛尼亚米达斯运动的鳍状执行器 ， 科学家建议使用受切洛尼亚米达斯前肢解剖结构启发的智能软复合材料结构 ， 该结构基于先前对海龟前肢的分析 ， 切洛尼亚米达斯前肢中每个手指的关节不是平行放置 ， 而是对角放置以增加弯曲方向变形的刚度 。
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