零力矩点概念的持久性ZMP的详细资料概述

　　本文致力于零力矩点概念的持久性，广义上称为zmp。自它向科学界隐式地介绍（实际上在被命名为ZMP之前）以来已经过了35年，而自它被明确地介绍和清晰地阐述以来，已经过了33年，最初是在以英语出版的主要期刊上发表的。它的第一次实际演示发生在1984年的日本，早稻田大学，加藤一郎的实验室，在第一个动态平衡的机器人wl-10rd的机器人家庭wabot。本文对ZMP的源结果进行了深入的讨论，特别注意了将这种方法应用于人工步态不规则的情况，即类人机器人失去动态平衡时，可能导致混淆的一些微妙问题。

　　通过对ZMP起源历史的简要考察，详细阐述了ZMP的概念，特别对ZMP靠近支撑多边形边缘时的“边界情况”和ZMP应在支撑多边形外时的“虚拟情况”进行了评述。此外，还指出了ZMP与压力中心的区别。最后，还考虑了一些未解决或处理不当的现象，这些现象可能会显著提高机器人的性能。

　　两足动物的运动几十年来一直是研究者关注的焦点。从各个方面的理论研究，伴随着大量的仿真工作和各种实际实现的系统，从最简单的平面机构到本田和索尼的仿人机器人，都是目前设计的最先进的两足运动机器人。无论其结构和所涉及的自由度（DOF）是多少，所有两足动物运动系统的基本特征都是：（i）由于强烈干扰导致整个系统围绕其中一个脚部边缘旋转的可能性，这相当于无动力（被动）DOF的出现，（ii）步态重复性（对称性），仅与常规步态有关，以及（iii）单支撑和双支撑阶段的规则互换性。在行走过程中，有两种不同的情况依次出现：一种是静态稳定的双支撑阶段，此时机构的两个支脚同时支撑在两个支脚上；另一种是静态不稳定的单支撑阶段，此时机构的一只脚与地面接触，而另一只脚从后向前移动。Osisits。因此，运动机构在一个单一的行走循环过程中从开放的运动链转变为封闭的运动链。在人工步态合成中，必须考虑所有这些情况。

　　除了脚和地面之间的接触（可以被视为额外的被动自由度），所有两足动物机构关节都是动力驱动和直接控制的，其中只有机构和环境的交互作用发生。这种接触对于实现行走至关重要，因为机构相对于环境的位置取决于脚/脚相对于地面的相对位置。

　　通过确保脚部上方机构的适当动态性，不能直接控制脚部，而只能间接控制脚部。因此，机构行为的总体指标是所有作用在机构上的力的影响可以被一个力所代替的点。这一点被称为零力矩点（zmp），1-6对zmp a在两足动物人工行走中的意义和作用的认识是步态规划和控制的转折点。步态合成的开创性方法（半逆法）由Vukobratovi‘c和Juri_ci’c提出。2，3应该注意的是，尽管只有在可以预设零力矩条件的情况下，运动才能合成尽可能多的关节，但b这种方法长期以来一直是两足动物步态的唯一方法。合成。ZMP在两足动物控制中也是必不可少的，因为它建立了与动态地面反作用力相关的几乎不可避免的反馈7。

　　本文综述了两足动物运动的一些基本问题，特别是ZMP对步态分析、综合和控制具有重要意义。尽管ZMP的概念从未以形式定义的形式引入，但在几乎三个半AIT的过程中，应注意，在前两篇论文1，2中，既没有明确提及术语ZMP（机构有一个精确的脚，没有使用支撑区域），也没有明确提及半逆方法。然而，补偿动力学是在半逆方法和ZMP概念的基础上得到的，尽管在这种情况下ZMP的可能位置被减少到了针尖脚的尖端。几年后，当一个空间链接被用来代替脚的针点，ZMP的概念被正式引入。

　　实际上，我们可以为机构的任何被动（无动力）自由度设置零力矩条件。例如，除了脚-地接触，我们可以为自由摆动臂（被动自由度）的肩关节设置零力矩条件，而必须规定所有其他关节的运动。几十年来，这个概念涉及到与许多不同的拟人运动机制有关的非常不同的应用。租金的复杂程度。

　　这项工作的目的主要是提醒读者有关ZMP的开创性成果，ZMP的首次实际应用是在1984年实现两足动物动态平衡步态（由wl-10rd机器人完成，在早稻田大学的Ichiro Kato实验室开发），并在应用程序16年后被报道。ZMP概念的出现。8除此之外，在查阅了大量论文后，特别是在关于类人机器人的国际会议记录中发表的论文，我们发现ZMP的一些定义不够精确，有时不完整，可能导致对该概念的不适当理解。尤其是年轻的研究人员，尽管这个概念已经通过大量复杂的仿人机器人实现得到了明确的证实。因此，本文旨在刷新ZMP的概念，重新强调其基本含义，并提到一些新的，但非常重要的现象，这些现象仍然是步态动力学和控制研究的重点。最后，我们讨论了一些被认为是极其复杂的接触任务的其他形式的运动操纵活动。