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ZMP y marcha dinámica

El ZMP es el punto del suelo donde se equilibran los momentos de las fuerzas: el criterio clásico de estabilidad de la marcha bípeda de los humanoides.

El ZMP (zero moment point, en español punto de momento nulo) es el criterio básico de estabilidad dinámica de la marcha bípeda. Es un punto del suelo, bajo la planta del pie del robot, en el que las componentes horizontales de los momentos de las fuerzas inerciales y gravitatorias se anulan entre sí. Mientras ese punto se encuentra dentro del llamado polígono de apoyo —la superficie delimitada por los pies en el suelo—, el robot no vuelca y se mantiene en equilibrio, aunque esté en movimiento.

Justo en eso radica la diferencia entre la marcha estática y la dinámica. En el equilibrio estático, la proyección vertical del centro de gravedad debe quedar siempre dentro de la superficie de apoyo, de modo que el robot camina despacio y con cautela. La marcha dinámica aprovecha la inercia y el impulso: el robot puede «caer» un instante hacia delante y dar a tiempo el paso, de forma parecida a una persona. La teoría del ZMP permite controlar ese movimiento para que se mantenga bajo control: el robot planifica por adelantado dónde poner el pie y cómo desplazar el centro de gravedad.

El concepto lo hizo famoso Honda con su robot ASIMO, que hacia el año 2000 fue uno de los primeros en mostrar una marcha dinámica fluida, incluidas las curvas, gracias a la predicción de los movimientos futuros y al desplazamiento activo del centro de gravedad. El ZMP sigue siendo hoy un pilar del control de muchos humanoides, sobre todo de máquinas de investigación e industriales, como PAL TALOS, Fourier GR-1 o UBTech Walker S1. Para estimar con precisión la inclinación y el movimiento del cuerpo, el robot necesita una IMU de calidad y un control predictivo (MPC) rápido.

En los últimos años, sin embargo, el ZMP encuentra competencia. Robots como Atlas y la nueva generación de máquinas controladas mediante aprendizaje por refuerzo dominan la marcha e incluso la acrobacia sin un planificador de ZMP explícito: aprenden el equilibrio directamente a partir de datos y simulaciones. Así, el ZMP deja de ser la única receta, pero como criterio claro y físicamente comprensible sigue siendo una base importante para entender cómo funciona en realidad la marcha bípeda.

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