静态稳定性与动态稳定性

这是机器人避免摔倒的两种根本不同的方式。一台静态稳定的机器人，即使被你定住不动，也照样立得住：在每一个瞬间，它的重量都落在一个足够宽的支撑底面之上，重力没法把它推倒，就像一张桌子，或一个双脚分开站立的人。与之相反，一台动态稳定的机器人，只有不停地动着才不倒；把它定住，它就会翻——就像自行车滚动时立得住、一停下来就倒，又像你只有不停地挪动手掌，才能把一把扫帚立在掌心。

把这一切串起来的概念，是支撑多边形：把机器人触地的所有点（它的脚）用线连起来，所围成的那片区域，就是安全区。只要机器人的质心——它重量所作用的那个平均点——正好悬在这个多边形内部某处的正上方，重力就会把它往脚上压，它便稳稳站住。这就是静态稳定。脚张得越开，多边形越大，容错的余地也越大。一台静止站立的四足机器人，或是一个三脚架，靠这种方式稳如磐石。

动态稳定则是故意把这张安全网抛开。一台行走或奔跑的机器人，有相当一部分时间，它的质心都跑到了支撑多边形之外——在一个步幅当中，它实实在在是在往前栽倒——它之所以不倒，全靠动量和迅速、算准时机的迈步，一次又一次地在跌倒之前把自己接住。这更难控制、也更冒险，但这正是换取速度和灵活的代价：飞快的奔跑、双足行走、以及在单点上保持平衡，都属于动态。缓慢、谨慎、双脚张得开的运动往往是静态的；快速、底面窄、靠动量驱动的运动则往往是动态的。