二足歩行ロボット（にそくほこうロボット、Biped walking robotまたはBiped robot）とは、ロボットの中でも、人間のように二本足でバランスをとりながら歩くものをいう。特に人間と同様の形状をしているロボットをヒューマノイドと呼ぶが、ヒューマノイド全てが二足歩行ロボットであるとは限らない。同様に、日本国内においては一般的に二足歩行ロボットの概念は人型ロボットと同義的に扱われる場合が多いが、ニワトリやダチョウのような歩行形態のロボットも二足歩行ロボットの範疇に含まれる。(後述)
足（脚）とは回転機構で繋がった2つ以上のリンクで構成されたシリアルリンク機構で、二足歩行ロボットは脚を二つ持つ。世界初の二足歩行ロボットは1969年に早稲田大学の加藤一郎によって開発されたWAP-1である。1996年12月に発表されたホンダのP-2（と、それに引き続くASIMO）は人々に大きな衝撃を与えた前島梓「日曜日の歴史探検：ASIMOまで駆け抜けたホンダのロボット開発」、ITmedia、2009年06月14日、荒井裕彦「ロボットの機構と制御 －ホンダ・ヒューマノイドに関する考察－」、映像情報メディア学会誌，Vol.57，No.1 （特集 ロボット），pp.50-52，2003.「Why Did Honda Build a Humanoid Robot That Meets With the Vatican's Approval?」,The Wall Street Journal — Sep 4, 2001 (ホンダがロボットを発表するにあたって、バチカンのローマ法王に了解を得たエピソードがウォールストリートジャーナルで記事になっている。ヒューマノイドを創造する行為は、キリスト教世界においては神を冒涜する行為に解釈される可能性があった。ホンダの開発チームは、キリスト教徒の反感を避けるために事前に法王の意見を仰いだ。法王は、ロボットの開発に肯定的な意見を述べられたため、その後欧米でも歩行ロボットの開発が一般化した。)。
二足歩行ロボット研究の目的
二足歩行ロボットは、主に人間の活動を前提とした空間で、ロボットが支障なく移動し作業することを目的に研究されているロボット開発のプロローグ、本田技研工業株式会社軽量でスリムな働く人間型ロボット研究開発用プラットフォーム、川田工業株式会社、日本のロボット産業の動向 、JETRO。
また、自動車のペダル、自転車のペダル、足踏み式空気入れなど、ユーザーインタフェースとしての人間の足を前提とした機械をロボットに動作させることを目的としているケースもある。初期の二足歩行ロボットにおいては、人間の二足歩行というメカニズムを工学的な視点より研究・解明する目的で製作されたものもある。
二足歩行以外には、産業用の組立てロボットのように移動手段を持たないものや、地上（車輪、キャタピラ、蛇のような多関節構造、4脚、6脚）、水中（無人潜水艇）、空中（無人飛行機）、宇宙（無人探査機）などの移動手段がある。
二足歩行ロボット研究と文化的背景
ロボットの語源はチェコの作家カレル・チャペックの『RUR』という1921年に出版されたSF小説に出てきたロボットという名の人造人間である。この小説ではロボットは奴隷として描かれており、ある日人間に反抗し人間の殺戮を開始する、というストーリーである。原典での描写に従えば、ロボットとは人間に危害を加える人造人間の奴隷ということになる。ハリウッド映画に出てくるロボットの多くが、この原典でのイメージを引き継いでいるのは理解できるだろう。
また、チェコ語などのスラブ語派、英語、ドイツ語などでは、rob-はいい意味の綴りではないことも、文化的背景としては留意すべき事項である（スラブ語派 раб:奴隷 работа:労働。英語 robber:強盗、泥棒、加害者 rob:奪う、強奪する）。
日本におけるロボット研究においては、からくりとの文化的なつながりが複数の識者により指摘がされている鈴木一義、古田貴之「江戸時代からの古き技術と現代のロボット研究「からくり人形とロボット」」SciencePortal（レポート）、科学技術振興機構、2006年6-7月、http://scienceportal.jp/reports/robbot/。梅谷陽二『ロボットの研究者は現代のからくり師か?』オーム社、2005年3月、 。。また、『鉄腕アトム』や『ドラえもん』といった漫画・アニメ作品で描かれたような、人間と共に、また人間と同じように活動するロボットへのあこがれが、日本でヒューマノイドや二足歩行ロボットの研究が盛んであった理由の一つとの指摘する人も多い。実際、そのような意見を述べるロボット研究者は少なくない中村伸生「ロボット・テクノロジーがSFアニメを超える日」リクナビNEXT・Tech総研、2005年1月26日（富士キメラ総研、足立吉弘へのインタビューに基づく）、http://rikunabi-next.yahoo.co.jp/tech/docs/ct_s03600.jsp?p=000456。清谷信一「機と字とキャラクター— 何故無機質なものにシンパシーを感じるのか」東京財団キャラクター創造力研究会第3回発表要旨、2005年7月28日、http://www.tkfd.or.jp/division/public/culture/charaken2005/kiyotani2005.shtml。逆に『機動戦士ガンダム』などのデザイナーの大河原邦男は二足歩行ロボットが実現するとは思っていなかったという。
産業化 二足歩行ロボットの産業化はスローペースで、ようやく2020年代に入りAIブームや米中の開発競争などの追い風を受けて可能性が出てきた米シリコンバレーでヒューマノイド・サミット開催、商業化の段階へ、日本発AIRoAも登壇(中国、日本、米国) | ビジネス短信 ―ジェトロの海外ニュース - ジェトロAI技術で開発が再加速、二足で歩く人型ロボットはどこへ向かうのか | 日経クロステック（xTECH）。二足歩行ロボットのような新技術の実用化には、天才による画期的な発想ではなく、失敗を繰り返しそれに学ぶ地道な改良が必要で、大規模な資本投下と足の長い開発が欠かせないことが指摘されているレスキューロボット・極限作業ロボットに関する議論。
遅々として普及が進まないかに見えたが、2020年代後半にはあたかも申し合わせたかのように新規参入が相次ぎ既に国内外の10社以上が等身大二足歩行ロボットの市場への参入を表明している。
応用 HRP-2を開発した川田工業は無人ヘリコプターの開発で獲た制御技術を応用しているなど、航空機の制御技術とは密接な関わりがあるパラグライダーから無人飛行機へ - ジャーナリスト小泉成史の金沢工業大学インタビュー。
二足歩行ロボットの制御技術はパーソナルモビリティやパワードスーツとも共通し、例としてホンダのU3-Xや体重支持型歩行アシストはASIMOの制御技術を応用している。
二足歩行ロボットの歴史 倒立振子からパターン歩行
二足歩行ロボットが工学の研究対象となったのは1970年頃からである。当初は倒立振子（とうりつしんし、:en:Inverted pendulum）の延長上の技術として考えられており、その方面からの研究アプローチが盛んに行われた。倒立振子とはスライダ（直動機構）上に逆さに置いた振子の制御モデルのことである。振子が倒れないようにスライダを制御する。これはPID制御で比較的簡単に倒れないように制御することができた。2重倒立振子、3重倒立振子も成功例が報告された。人間の足は4重倒立振子モデルとして考えることもできるので、倒立振子モデルを研究していけば、いずれ2足歩行の制御が可能になると考えられていた。
人間の足に見立てた4重倒立振子モデルを、歩行になるような拘束条件を与え運動方程式を解くと、各関節の制御量が得られる。歩行パターンとよばれるこの動作を実際のロボットに入力して動かせば、理論的にはロボットは歩くはずである。当時の計算機の能力からリアルタイムで歩行パターンを生成することが出来なかったので、あらかじめ歩行パターンを計算しておいた。それゆえ、この歩行制御法はパターン歩行と呼ばれた。
しかし、当時のモーターや構造材が貧弱で、実際に動かすと理論と現実の相違が激しく、この方法は失敗に終わった。ロボットの状態をリアルタイムで検知し、ある拘束条件のもとにフィードバックする必要があった。
ZMP
1980年頃からさまざまな拘束条件や制御方法、ハードウエアが研究され、その後主流になったのはZMPを軌範とする歩行である。 ZMP理論に基づく2足動歩行は早稲田大学の加藤一郎と高西淳夫によって開発されたWL-10RDにより、1985年に実現された。早稲田大学のグループを除くと、1970年代から1990年代半ばまでZMPはあまり注目されていたわけではない。しかし、今日ではホンダのASIMOをはじめ完成度の高い2足歩行ロボットのほぼ全てが、ZMPを用いた軌道生成と制御を用いている。
上半身の発見
ロボットの研究が進み、アクチュエータや構造材が進歩しても、人間のような歩行を行うロボットはなかなか実現しなかった。人間の歩行の研究やロボットの歩行実験が繰り返されていくうちに、上半身の作用が極めて重要であることが再認識されてきた。
当時の歩行ロボットは人間の腰から下を模倣したものがほとんどで上半身は省略されていた。上半身の重要性はZMP理論の提唱者であるブコブラトビッチ(Miomir Vukobratović)の時代から指摘されていたが、当時のモーターや減速機は貧弱だったので脚機構以外の部分が極力省略されることが多かった。
パターン歩行にしてもZMPにしても位置制御が基本となるので、足首にもアクチュエータが必要になる。そのため末端重量が大きくなり、各関節のアクチュエータは強力で大きなものにならざるを得ない。構造材も当然重くなる。腰から下だけのロボットが片足を持ち上げると、それだけでロボットの質量の半分以上が動くことになる。したがって歩行時の重心の位置変化が激しく、安定領域の狭い制御の難しい制御系になっていた。ブルブルと振動を起こして転倒するロボットが大半だった。
また、末端重量が大きいので、遊脚を振り上げたときの反動が無視できなかった。遊脚を持ち上げてから蹴り下げ始める時に、スキーで言う抜重のような状態になり、軸足の床面との摩擦が少なくなる。摩擦が少なくなると軸足が滑り易くなる。パターン歩行にしてもZMPにしても軸足が動くというのは想定外であるし、想定したとしても検出できるセンサーがない。軸足が少しでも滑るとあっという間に転倒してしまった。重たい脚を動かすには、上半身の動作で常に動的バランスを補償する必要があった。
なお、アクチュエータの性能が良くなった現代では、上半身が無くても歩行は実現できる。
WABOT 早稲田大学理工学部の加藤一郎が率いた研究グループは二足歩行ロボット研究の草分け的存在である。1960年代からロボットの研究を始め、製作したロボットにWABOTという愛称を付けている。1985年に、WABOTの11号機である、WL-11でヒト型二足ロボットでパターン歩行で動歩行を実現した。1.5秒/ステップのゆっくりとした歩行である。歩行を始めるとき、制御装置を積んだ大きな太鼓腹が音を立てて傾く。はじめから意図したのか不明だが、上体の動作で遊脚の反動を打ち消していたと推測される。
1986年、この研究グループが、より積極的に上半身の作用を利用するために、上半身に見立てた大きな重りを二足歩行ロボットの腰部の上に取り付けた上体補償型二足歩行ロボットWL-12を製作した。重りはダンベルの様なもので、前後左右に振ることが出来た。見た目はともかく、そのロボットは非常に滑らかな歩行を実現した。階段も昇り降りすることが出来た。この研究成果により、二足歩行ロボットの歩行には上半身の働きが極めて重要であることが証明され、それ以降開発される二足歩行ロボットには上半身が付くことが主流になっていく。
ASIMO
1996年、自動車メーカーのホンダがヒト型ロボットP-2を発表した。何よりもそのシステムとしての完成度の高さに当時の研究者は驚かされた。まず、外部につながるケーブルが無く、自律制御が可能だった。視覚センサを持ちマークで示した経路を自分で判断して歩くことが出来た。しかも、腕に見立てたマニピュレータを持ち人間の姿に似ていた、などの点が斬新だった。ホンダが二足歩行ロボットの研究を行っていたことは特許公報などで断片的に知られていたが、これほど本格的に行っていることは知られていなかった。そのためP-2の発表は研究者たちにも一般社会にも非常に大きなインパクトを与えた。これ以降歩行ロボットの研究が一気に一般化し、さまざまな企業が二足歩行ロボットの研究に乗り出す。その後、ホンダのロボットはASIMOと名付けられ、商品化された。
2005年12月、ASIMOの新型において時速6km、跳躍時間 0.08秒の走行を実現させた。歩行から走行を同じロボットで実現した点で世界初である（走行だけを行うロボットなら1980年代から存在する）。二足歩行ロボットによる走行の場合、着地の際の衝撃が歩行と比べて大きいため、衝撃緩和技術が重要になる。また、両足が地面から離れるため、その間の姿勢制御は無重量状態の姿勢制御と同様の技術が必要になる。より進んだ活動を行うためには、周辺の状況を適切に認識し、以後の状況を予測し判断する能力も必要となる。段差や障害物を認識しそれを見越した行動を取ったり、人間や他のロボットの行動や指示などを認識しなければならない。カメラによる画像認識や音声認識などの技術も二足歩行ロボットにとって重要な技術となる。
ASIMO以後
2005年に開催された愛・地球博では様々な二足歩行ロボットが出展され、好評を博し、同時期、テレビ番組でも二足歩行ロボットの格闘戦が放送されるなど、ブームは頂点に達した。ブームが去るとともに国内では冬の時代に突入するが、2013年にBoston Dynamicsのアトラスが登場、2020年代にAIブームが起き、海外から盛り上がりをみせAI技術で開発が再加速、二足で歩く人型ロボットはどこへ向かうのか | 日経クロステック（xTECH）、新規参入が相次ぎ、一般的な消費者でも購入できる価格帯の等身大の二足歩行ロボットが本格的な普及期を迎えつつある。
あたかも申し合わせたかのように相次ぐ新規参入による“人型ロボ大量発生”の背景には姿勢制御や自律行動に必要なAIは機械学習・生成AI方面から、ロボット本体のハードウェアに必要な電動機やアクチュエータはドローン・電気自動車方面からの波及により、必要な要素技術がソフト・ハード両面でコモディティ化しつつあるからと考えられる。
ヒューマノイドとしての統合システムの研究も行われている。日本の「ムーンショット型研究開発制度」ではヒューマノイドへの一本化が進められている。
二足歩行ロボットのしくみ 二足歩行ロボットとは 二足歩行ロボットとは脚を2つ持ち、歩行を行うロボットのことである。ロボットは節（リンク）と関節（ジョイント）で構成されるリンク機構で、関節はモーターなどのアクチュエータで駆動される。リンクとは剛体の構造物のことで、ジョイントは回転機構または直動機構のことである。足（脚）とは回転機構で繋がった2つ以上のリンクで構成されたシリアルリンク機構である。直動機構（スライダ）で脚を構成するロボットもあるが、これを二足歩行ロボットに含めるかは研究者により定義が分かれる。
研究者によって違うが、ロボットの構造は概して次のように定義されている。まず足首に相当する関節を第1関節、膝に相当する第2関節という。股関節は第3関節ということになるが胴体に接続する関節は慣例的にロボットでも股関節という。また、足裏を含む部分を第1節、脛に相当する部分を第2節、大腿に相当する部分を第3節という。腰や胴に相当する部分は慣例的にロボットでも胴体と言うことが多い。上半身の形態には様々なバリエーションがあり、腕のあるもの、頭の無いもの色々で、これといって代表的なものは無い。
歩行とは何か
歩行とは脚の運動による移動方法の一種である。体重のかかる方の脚を軸脚（ピボット、あるいはピボット脚とも言う）、振り上げている方の脚を遊脚と言う。二足歩行は2本の脚を交互に軸足にして重心を任意の方向に移動する移動方法である。
静歩行 歩行の形態には静歩行と動歩行がある。静歩行とは重心の路面への投影点が左右いずれかの足の裏に位置するような歩行法である。静歩行の静は、静的安定の静のことである。静的に安定なのでどこで停止しても転倒することが無いが、床面が常に平面でなければならないなど環境に制約が多い。 静歩行は、安価なおもちゃでよく使われている。
動歩行 静歩行に対する概念として動歩行がある。動歩行は重心の路面への投影点が足の裏から外れる歩行方法のことである。人間などが行う歩行もこれに入る。動歩行の動は動的安定の動で、動的には安定だが静的には不安定という意味であり、運動量を打ち消してから歩行動作を停止しないと転倒してしまう。制御は難しいが、でこぼこ道など条件の悪い環境にも対応できる。
二足歩行ロボットの研究対象になっているのは主に動歩行である。動歩行の実現のためには、加速度や床からの反力などといった状況を的確に収集・判断し、これに対応し制御するための技術開発が必要になる。
ZMP
動歩行を実現する方法としてZMPを規範とする歩行制御方法が主流となっている。規範とは、制御工学的に言えば境界条件と拘束条件の組み合わせのことで、ひらたく言えば規則とか法則というような意味あいである。
1972年、ユーゴスラビア（現セルビア共和国）のミハイロピューピン研究所のブコブラトビッチ(Miomir Vukobratović)らが、ゼロモーメントポイント(ZMP)と呼ばれる歩行規範に基づく2足歩行ロボットの軌道生成法と制御法を発表した。
ZMPは床反力の圧力中心であり、ロボットの運動と運動方程式から計算することができる。ブコブラトビッチらは、支持多角形(Support polygon)内を運動するZMPの時間軌道を予め設定し、これに対応する歩行運動を繰り返し収束計算により求めた。ZMPを用いることにより、遊脚や上半身の質量による影響すべてを厳密に考慮した歩行運動を設計することができる。
ZMPとは動力学的な重心の投影点が安定域(≒足の裏のこと)に位置するような運動法則である。"動力学的な"ところが静歩行と異なるため、ZMPによる歩行は動歩行に分類される。しかし同じ動歩行といっても、ZMPによる歩行は、人間や動物の歩行と同じではない。ZMPによる歩行はエネルギー保存則とは無関係な運動法則なので、エネルギーの消耗が激しい。ヒトなどの生物は少ないエネルギーで長距離を歩行するが、ZMPではそれを説明できない。
パッシブウォーキング(受動歩行) パッシブウォーキング(受動歩行)は、何の動力もなしに、カタカタと斜面を歩くおもちゃとして知られておりAndy Ruina,「Passive Dynamic Walking」 Human Power and Robotics Lab, Theoretical and Applied Mechanics, Cornell Univ. リンク先に1888年のおもちゃの特許が記載されている。、 動力学的には振り子運動と同じ振動の一種で、動的平衡状態にある。静力学的にも動力学的にも重心の投影点は足裏には無く、完全な動歩行と定義できる。歩様としてはトロットに分類できる。 二足歩行を振動と考えれば、ヒトやペンギンが僅かなカロリーで長距離を歩行できる説明が付くため、自然界の二足歩行はこのパッシブウォーキングに近い運動であると考えられている。
受動歩行の研究は、次のようなものがある。たとえば、マックギー (McGeer, 1990) は、動力なしの単純化した二足歩行のモデルで、下り坂の斜面での歩行が安定なリミットサイクルになることを理論的に示し、受動歩行するロボットを作った。 また、山崎信寿 (1984)は、ヒトの身体の力学モデルを作り、頭から吊るして振動させると、歩行パターンのような動きが作られることを示した。 こうした受動歩行では、筋骨格系の振り子としての特徴が重要な役割を果たしているとともに、バネ弾性の特徴も運動生成に何らかの寄与をすると考えられている。
歩様 歩行の体育学的な分類としては、歩様（歩容、歩法と書く場合もある）による分類がある。二足歩行の歩様にはウォーク（常足、なみあし）、トロット（速歩、はやあし）、ギャロップなどがある。単に歩行と言った場合はトロットのことと考えて差し支えない。
トロットとは交互に軸足が切り替わり、常にどちらかの足が地面に付いている、跳躍期の無い歩き方のことを言う。軸足は瞬間的に入れ替わり、両方に体重がかかっている期間は無いか無視できるほど短いものとされる。トロット歩行の場合、歩行という一見複雑な運動を、軸足の接地点を回転中心とした回転運動として捉えることができ、運動方程式を比較的簡単に立てることができる。このため二足歩行ロボットではトロットを規範とする歩行制御が適用されるのが普通である。
歩行が回転運動だとすると遠心力が発生するはずである。このときの遠心力は下の式で表される。は重心の移動速度（＝歩行速度）、は重心位置の高さ、は質量である。
Fをmgと置き換えると、次の式が導かれる。は重力加速度である。
これは歩行の限界速度を表す式で、これより速い速度で歩行すると遠心力により自然に脚が床面から離れ、走行に移行することを意味している。人間の重心位置の高さを1mとすると歩行の限界速度は11.2km/hとなる（ちなみに競歩の世界記録は13.6km/h（50km）。腰の捻りや足裏のストロークなどが加わるため理論上の数値よりは大きくなる）。走行に至らないまでも、歩行速度が増すと遠心力により軸足が滑りやすくなり、歩行ロボットは転倒しやすくなる。
トロット歩行の場合、水平方向の運動量は理論的には次のステップへ100%伝達される。上下方向の運動量は床面との衝突により失われてしまうが、人間の場合、重心の位置エネルギーをアキレス腱が保存し、軸足交換時に体を蹴り上げて次のステップに伝えていると考えられている。
ウォークは、両脚に体重のかかる期間のある歩様のことである。この歩様では、両足が地面についていると重心の速度ベクトルの向きが一方向に拘束されてしまう。そのため、ステップごとに上下方向の運動量に加えて左右方向の運動量も失われる（重心の軌跡がジグザグになる）ので、エネルギーコストが著しく悪化する。それゆえ、人間や鳥ではあまり行われていない歩行と考えられている。また、2本脚のときと1本脚のときで運動モードが異なり制御が複雑になるので二足歩行ロボットでもあまり行われない。
ギャロップは跳躍期のある歩行で、いわゆる走行のことである。跳躍期とは２本とも脚が地面に付いていない時期のことである。
なお、ここでの歩行の定義は工学における定義の一例である。また、歩様の分類や名前の付け方には研究者により差がある。
制御モデル 制御工学では制御対象について考察するときには、数式化しやすいように制御対象を抽象化するが、抽象化された制御対象を制御モデル、あるいは単にモデルと言う。制御モデルが現物に近いほど精度の高い制御が可能になるのだが、制御モデルが複雑になると運動方程式が解けなくなるので、普通はなるべくシンプルなモデルが使われる。二足歩行ロボットではヒトやトリを抽象化した制御モデルが使われる。
ヒト型モデル
多くの二足歩行ロボットがZMPによる重心の位置と速度の制御により歩行を行うが、この場合どうしても足首トルクが必要になる。足首のアクチュエータにより末端重量が増加すると、安定領域が狭くなるうえに、歩行時の重心変動が激しくなり、著しく制御が困難になる。ヒト型ロボットでは上半身の動作により、重心変動を打ち消す、あるいは緩和することが出来る。
胴体はヒトに似せて、垂直に立った形になる。そのため胴体の重心位置は股関節よりかなり上に位置することになり、偏心モーメントを持っている。そのためロボットが歩行を始めると、その反動が胴体にモーメント力として伝わることになる。このモーメント力を床面まで伝えて打ち消す必要があるので、脚の各関節にはかなり強力なアクチュエータと大きな足裏が必要になる。ヒト型モデルは動的バランスを取るために足首トルクが必要なのである。人間の脚も鳥などと比べると太く頑丈なのも同じ理由からである。そのためヒト型モデルのロボットは頑丈なものになる傾向がある。大型のロボットでは高価なサーボモーターやハーモニックドライブなどが必要になり、製造コストが高い。
生物における直立二足歩行も胴体の重心位置が股関節の位置と一致せず、胴体から巨大なモーメント（回転力）が発生する。これを筋肉で抑えないといけないため、太い脚とそれを動かすための余分なエネルギーが必要となる。自然界で直立二足歩行があまり見られないのはエネルギー効率が悪いためであると考えられている。
無質量脚モデル
歩行ロボットを最も理想的な姿にしたのが無質量脚モデルで、理論上の制御モデルである。脚の質量はゼロで完全剛体。質量は全て胴体にあると仮定する。胴体の重心位置と股関節の位置は完全に一致する。したがって全身の重心位置も股関節と一致する。
無質量脚モデルだと脚の動作で重心が変動しない。さらに股関節と胴体の重心位置が一致しているのでモーメント力が発生せず、それを打ち消すためのトルクが必要なく、従って足首トルクも必要ない。床面への力と反動、重心位置だけを考えればいいため運動方程式が簡単で、アクチュエータの数も最小限なので制御も簡単である。1980年頃、歩行現象の理論化のために無質量脚モデルが盛んに研究された。
無質量脚モデルは最も歩行を実現しやすいモデルだが、現実に製作することはもちろん不可能である。しかしそれに近いロボットに関する研究例は多い。日本では竹馬型ロボットと呼ばれる二足歩行ロボットが1980年頃から研究されている。竹馬型ロボットは腰の部分に脚を動作させるアクチュエータを持つ。脚は軽くするために伸縮するタイプが多い。原理的に人間の足（足首から下）に相当する部分は必要無いのだが、傾きを検出するためにポテンショナのみを装備した足首を持つ。機構が単純で製作しやすく制御も容易なので、ロボットにおける動歩行の実現はこのタイプが最も早かった。1982年に東大の下山勲らが竹馬型ロボットによる動歩行について論文を発表している。
欧米ではホッピングロボットあるいはホッピングマシンと言われ、日本より研究が進んでいる。ホッピングマシンで無質量脚モデルと言えるのは1本足や2本足のもので、1980年代から走行を実現している。ただしホッピングロボットは飛び跳ねていないと倒れてしまうので歩行は出来ない。
トリ型モデル
鳥のような形をした二足歩行モデルである。胴体が前後に長く、前に曲がる第2関節を持つ脚を持つ。胴体と第3節の間に第4節を設定する場合もある。生物の鳥類には第4節がある。
胴体の両側に股関節があり、重心位置が股関節の位置とサジタル平面上で一致する。胴体の重心位置が股関節と一致するので、胴体に偏心モーメントが無い。したがってモーメント力を床面まで伝える必要が無いので、足首トルクを必要としない。そのためトリ型二足歩行ロボットでは足首のアクチュエータは省略されるか、小さいものでよい。末端重量を小さくできるので、第2関節、股関節のアクチュエータも小型化できる。そのため、脚部全体を軽量化することが可能である。脚が軽いので全身の重心位置が股関節の位置にほぼ一致し、地面を蹴る力をダイレクトに重心に伝えることができる。このためトリ型モデルは運動性能が良く、高速に走行することができ、エネルギーコストも良いとされる「生物と運動」 R.マクニール.アレクサンダー 1992 日経サイエンス社 。