直膝行走

人形机器人支撑腿接近伸直地走路，而不是一直弯着膝盖「蹲着走」。

直膝行走指双足机器人在支撑阶段让膝关节接近伸直，配合脚跟着地、脚尖蹬离，更像人走路；与之相对的是许多人形机器人常见的屈膝步态，全程半蹲着走。机器人为什么习惯屈膝，IHMC 的 Griffin 等人 2017 年的论文总结了三点：常用的线性倒立摆模型假设质心高度不变，腿得弯着才能吸收高度变化；腿伸直后膝关节几乎无法再调节地面反作用力；腿完全伸直正好是奇异位形，雅可比矩阵掉秩，基于逆运动学或逆动力学的控制器会出问题。屈膝的代价是膝关节长期承受大力矩、耗电多，离地间隙也更小。实现直膝行走需要控制器允许质心高度起伏并处理好奇异点，IHMC 先后在 Atlas 和 Nadia 两台人形机器人上做过验证。

例子看人形机器人走路视频时，如果膝盖一直弯着、身体高度几乎不变，是典型的屈膝步态；如果支撑腿接近伸直、躯干每一步有轻微起伏、脚跟先着地再滚到脚尖，就接近直膝行走。

也叫

直腿行走、Straight-Leg Walking、伸膝步态

相关

双足行走、线性倒立摆模型、奇异位形、零力矩点、全身控制、拟人步态（直膝行走 / 足跟-足尖行走）

来源

Griffin et al., Straight-Leg Walking Through Underconstrained Whole-Body Control (arXiv:1709.03660)
Fasano et al., Efficient, Dynamic Locomotion through Step Placement with Straight Legs and Rolling Contacts (arXiv:2310.13134)