← Zpět na encyklopedii

ZMP a dynamická chůze

ZMP je bod na zemi, kde se vyrovnávají momenty sil — klasické kritérium stability dvounohé chůze humanoidů.

ZMP (zero moment point, česky bod nulového momentu) je základní kritérium dynamické stability dvounohé chůze. Jde o bod na zemi pod chodidlem robota, ve kterém se horizontální složky momentů od setrvačných a gravitačních sil navzájem vyruší. Dokud tento bod leží uvnitř takzvaného opěrného mnohoúhelníku — plochy vymezené chodidly na zemi — robot se nepřeklopí a zůstává v rovnováze, i když je v pohybu.

Právě v tom spočívá rozdíl mezi statickou a dynamickou chůzí. Při statické rovnováze musí svislý průmět těžiště ležet stále uvnitř opěrné plochy, takže robot kráčí pomalu a opatrně. Dynamická chůze využívá setrvačnost a momentum: robot může na okamžik „padat” vpřed a včas nakročí, podobně jako člověk. ZMP teorie umožňuje tento pohyb řídit tak, aby zůstal pod kontrolou — robot dopředu plánuje, kam položit chodidlo a jak posunout těžiště.

Koncept proslavila Honda svým robotem ASIMO, který kolem roku 2000 jako jeden z prvních předvedl plynulou dynamickou chůzi včetně zatáček díky predikci budoucích pohybů a aktivnímu posouvání těžiště. ZMP zůstává dodnes pilířem řízení mnoha humanoidů, zejména výzkumných a průmyslových strojů, jako jsou PAL TALOS, Fourier GR-1 nebo UBTech Walker S1. K přesnému odhadu náklonu a pohybu těla přitom robot potřebuje kvalitní IMU a rychlé prediktivní řízení (MPC).

V posledních letech ale ZMP dostává konkurenci. Roboti jako Atlas a nová generace strojů řízených pomocí zpětnovazebního učení zvládají chůzi i akrobacii bez explicitního ZMP plánovače — rovnováhu se naučí přímo z dat a simulací. ZMP tak přestává být jediným receptem, ale jako jasné a fyzikálně srozumitelné kritérium zůstává důležitým základem pro pochopení toho, jak dvounohá chůze vlastně funguje.

Související roboti

Související pojmy