质心动力学

只描述机器人质心和整体动量如何随外力变化的动力学

Orin、Goswami 与 Lee 2013 年在《Autonomous Robots》论文中系统整理了这一概念：把所有连杆的动量都换算到整机质心处叠加，得到 6 维的质心动量（3 维线动量加 3 维绕质心的角动量）。它的变化率只由外力决定：线动量的变化等于各接触力之和加重力，角动量的变化等于各接触力对质心的力矩之和。这组方程对整机是精确的，不是近似，只是没把关节力矩上限、腿能伸多远等限制算进去。因为维度低，人形和四足的规划与模型预测控制常先在它上面算接触力和质心轨迹，再交给全身控制器落到每个关节。

例子规划一次原地起跳：先在质心动力学模型里算出每只脚要蹬出多大的地面反作用力、质心和角动量怎么变化，再由全身控制器把这些目标换算成各关节的力矩。

也叫

质心动量动力学、Centroidal Momentum Dynamics

相关

质心动量矩阵、单刚体动力学模型、角动量、全身控制、模型预测控制、接触力

来源

Orin, Goswami, Lee: Centroidal dynamics of a humanoid robot (Autonomous Robots, 2013)
Underactuated Robotics（Tedrake）: Highly-articulated Legged Robots 一章