Original scientific paperAchieving a stable, human-like gait for humanoid robots is a challenging task. While a variety of techniques exist to generate stable walking patterns, only little attention has been paid to the resemblance to the human gait. Popular gaits, for example, apply the strategy to bend the knees and to swing the torso in the lateral direction in order to ensure stability by shifting the center of mass. As a result, the walking patterns do not look very humanlike. However, human resemblance is an important aspect whenever robots are designed to coexist and interact with humans. In this article, we present techniques to optimize a given, stable gait of a humanoid robot with respect to human resemblance. To acquire human data, we use a full-body motion capture system. We propose four different optimization algorithms that work at joint angle basis and use the joint angle difference as measure of similarity. The experiments carried out with a HOAP-2 robot in simulation demonstrate that all techniques generate a gait that is significantly more human-like compared to the robot's initial gate. As the results show, the optimization methods based on hill climbing and policy gradient estimation yield the best performance.
Key words: Humanoid robots, Gait optimization, Human-like walkingOptimizacija držanjačovjekolikih robota utemeljena na podacima izčovjekovog hoda. Postizanje stabilnog,čovjekolikog držanjačovjekolikih robota vrlo je zahtjevan zadatak. Iako postoji mnoštvo tehnika koje se koriste za postizanje stabilnih uzoraka hodanja, malo se pažnje pridaje sličnosti s ljudskim držanjem. Primjerice, neke tehnike koriste strategiju savijanja koljena i njihanja torza u lateralnom smjeru kako bi se osigurala stabilnost kroz promjenu položaja centra mase. Kao rezultat toga, uzorci hodanja nisu sličničovjekovom hodu. Ipak, sličnosť covjeku važan je aspekt u slučajevima kada su roboti izvedeni za suživot i interakciju s ljudima. U ovom sučlanku predstavljene tehnike za optimizaciju danih stabilnih držanjačovjekolikog robota s ciljem sličnostičovjeku. Za prikupljanje podataka očovjeku koristi se sustav za snimanje cjelokupnog gibanja tijela. Predložena sučetiri različita algoritma optimizacije koji koriste zajedničku derivaciju kuta kao mjeru sličnosti. Eksperimenti provedeni koristeći HOAP-2 robot pokazuju da svi postupci generiraju držanje koje je značajno više nalikčovjekovom držanju u odnosu na početno držanje robota. Kao što rezultati pokazuju, metode optimizacije koje se zasnivaju na penjanju uzbrdo i estimaciji gradijenta smjera daju najbolje rezultate.