¿Cuáles son los algoritmos de equilibrio comunes para robots bípedos?

La estrategia de control del equilibrio utilizada por los primeros robots bípedos era la "caminata estática"

Las características de esta estrategia son: durante el proceso de caminar del robot, el centro de gravedad (El La proyección del COG (centro de gravedad) siempre se encuentra dentro de la región de soporte del polígono.

La ventaja de esta estrategia de control es que durante todo el proceso de desplazamiento, el robot puede detenerse durante la acción de caminar sin caerse, pero a costa de un movimiento muy lento (cada paso dura 10 segundos o más) (porque la proyección del centro de gravedad debe mantenerse siempre en la zona de apoyo, de lo contrario será inestable), porque la marcha estática está lejos de las expectativas humanas ,

Así que los humanos han desarrollado otra estrategia de equilibrio para caminar: la "caminata dinámica".

En la marcha dinámica, la velocidad de movimiento del robot se incrementa a no más de 1 segundo por paso. Pero las desventajas también son obvias: es difícil para el robot detenerse inmediatamente mientras está en movimiento (efecto de inercia), lo que hace que el robot sea inestable durante la transición de estado. Para solucionar el impacto de la inercia, se introduce en esta estrategia de control el punto de momento cero (ZMP). En la fase de apoyo de una sola pierna, ZMP=COG. La ventaja de introducir ZMP es que si ZMP existe estrictamente en el área de soporte del robot, el robot nunca caerá.

Xzmp representa el ZMP hacia adelante, Xmc representa el desplazamiento hacia adelante del centro de masa, l es la longitud del péndulo invertido y g es la aceleración de la gravedad.

Dado que un solo controlador no puede lograr el equilibrio bípedo en terrenos complejos, se utilizan múltiples estrategias de cambio de controlador para resolver el problema de equilibrio. En esta estrategia, la caminata del robot se establece como un ciclo y cada ciclo se divide en diferentes etapas de caminata.