被動行走

被動行走（英語：passive dynamic walking）是研究雙足（兩條腿）步行系統的一種方法，這個系統包括人類或其他雙足動物，或想製作或控制的雙足步行機器人。被動行走是看待雙足步行的一種方式。與其把它作為一個持續不斷的努力保持平衡，不如把雙足行走看做一個在足部接觸變化的間歇干擾下的持續的被動跌倒，可以對它由一個更好的理解。然後可以將一串穩定持續的步子看做周期運動進行分析。

被動行走的方法最早由McGeer提出，引發了各種關於人類行走的見解，並已產生了一些自然和有效的步行機。

被動行走可以被視為混合系統產生的一種物理現象，其中包括腿擺動動作的連續動態和離散的腿交換事件。分析混合系統得到步態生成和穩定性。

被動步行可以展示一個穩定的極限環。當狀態保持穩定極限環，步行系統是穩定的。

McGeer首先由離散時間系統研究被動行走。他證明了雅可比矩陣不動點的穩定性，雅可比矩陣是由線性化離散時間狀態方程（稱為「步到步方程」）得到。

由Wisse提出的研究被動行走的幾點建議如下：

• 弧形腿。不要使用點型足，因為吸引盆非常小。一個半徑約腿長1/3的弧形腳相對更好。弧形腿可以牢固地附在小腿上，所以沒有踝關節。如果你不喜歡這個非人類的特徵，弧腳同樣可以改為裝在腳踝上內附彈簧的扁平足。
• 前後質量平衡。對每一個新的坡度，可能會需要重新調整前後質量平衡。有兩個影響需要同時考慮。首先，前後質量平衡影響每一步加速度和減速度的量。當機器人有一種減慢或向後倒的趨勢，將質量前移。如果你移過度了，該機器人將加快並向前跌倒。在這裡質量平衡是和腳的位置有很大的關聯。如果腳被移前（如大多數膝蓋被動步行者），質量也需要一個向前偏移。第二，一條腿內的質量平衡影響被動擺動。在擺動腿要關於其垂直平衡左右對稱。所以，如果質量靠後，然後腿擺動會比開始要遠。這是好事，因為它降低了前倒的機率。正如McGeer已經指出那樣：髖關節摩擦可以通過後移腿部質量補償。
• 偽二維。大多數研究人員從二維被動步行開始，用四腿對稱的結構。該機器人是不是真正的二維（在我們的物質世界中沒有什麼東西是二維的），所以重要的要將近似做得儘可能好。需要良好的固定的工作，因為那是一個很好地面。另外一個訣竅在於連接膝蓋行走者的弓形墊。
• 良好的外形工程非常重要。彈跳，撓性，摩擦，關節滑動（所有這一切都不能準確地進行建模）應減少到最低限度。
• 增大質量。一般來說，腿質量應增大；沉重的髖關節是好的，沉重的腳是不好的。對有膝蓋的模型也是一樣；小腿應輕巧，其質心應接近膝關節。
• 對稱的步態。腿應是一樣的，使機器人對稱。如果結果仍然是一個非對稱的步態（一個長步子，然後一個短步子） ，那麼這意味著步行周期是剛剛穩定。對於最簡單的走路模型，這發生在陡峭的山坡上。嘗試調整等參數使不對稱性消失。
• 髖關節極限點。髖關節有極限位置有利於穩定性。