АДАПТИВНОЕ НЕЙРОННОЕ И СЕНСОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ШАГАЮЩИХ РОБОТОВ
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-128-5-153-163Ключевые слова:
синаптическая пластичность, управление ножным роботом, нейронные цепи, шагающие машины, вызванная повреждением пластичность, прямая модель, центральный генератор паттернов, серотонинАннотация
В этом исследовании мы представляем механизм быстрого обучения для сенсорной адаптации в режиме онлайн. Он может непрерывно регулировать силу сенсорных путей, тем самым привнося гибкую пластичность в связи между сенсорной обратной связью и нейронными цепями управления. Мы объединяем механизм сенсорной адаптации с распределенными нейронными цепями управления, чтобы обеспечить адаптивную и надежную межпальцевую координацию шагающих роботов. Он может автоматически адаптироваться к различным шагающим роботам и позволять им осуществлять стабильное самоорганизующееся передвижение, а также быстро устранять повреждения в течение нескольких шагов ходьбы. Адаптация пластичности после повреждения рассматривается здесь как пластичность, вызванная повреждением. Мы апробировали наш подход к адаптивной координации между конечностями с помощью непрерывной сенсорной адаптации в режиме онлайн на моделируемых 4-, 6-, 8- и 20-ножных роботах. Это исследование не только предлагает адаптивную нейронную систему управления для систем искусственной ходьбы, но и открывает возможность создания нервной системы беспозвоночных с гибкой пластичностью для локомоции и адаптации к травмам.
Библиографические ссылки
[1] Wolf H. and Büschges A. Plasticity of synaptic connections in sensorymotor pathways of the adult locust flight system. J. Neurophysiol. 78, 1276–1284. doi: 10.1152/jn.1997.78.3.1276
[2] Pearson K. G. and Iles J. F. Discharge patterns of coxal levator and depressor motoneurones of the cockroach, periplaneta americana. J. Exp. Biol. 52, 1970, 139–165.
[3] Owaki D. T., Nagasawa K., Tero A. and Ishiguro A. Simple robot suggests physical interlimb communication is essential for quadruped walking. 2012, J. R. Soc. Interface 10:20120669. doi: 10.1098/rsif.20 12.0669
[4] Hwangbo J., Lee J., Dosovitskiy A., Bellicoso D., Tsounis V., Koltun V., et al. Learning agile and dynamic motor skills for legged robots. Sci. Robot. 4, 2019, 1–13. doi: 10.1126/scirobotics.aau5872.
[5] Ijspeert A. J., Crespi A., Ryczko D. and Cabelguen J.-M. From swimming to walking with a salamander robot driven by a spinal cord model. Science 315, 2007, 1416–1420. doi: 10.1126/science.1138353
[6] Inagaki S., Niwa T. and Suzuki T. “Follow-the-contact-point gait control of centipede-like multi-legged robot to navigate and walk on uneven terrain” in 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (Taipei), 5341–5346. doi: 10.1109/IROS.2010. 5651324
[7] Ishige M., Umedachi T., Taniguchi T. and Kawahara Y. Exploring behaviors of caterpillar-like soft robots with a central pattern generatorbased controller and reinforcement learning. Soft Robot. 6, 579–594. doi: 10.1089/soro.2018.0126
[8] Pearson K. G., and Iles J. F. Nervous mechanisms underlying intersegmental co-ordination of leg movements during walking in the cockroach. J. Exp. Biol. 58, 1973, 725–744.
[9] Espenschied K. S., Quinn R. D., Beer R. D. and Chiel H. J. Biologically based distributed control and local reflexes improve rough terrain locomotion in a hexapod robot. Robot. Auton. Syst. 18, 1996, 59–64. doi: 10.1016/0921-8890(96)00003-6
[10] Bongard J., Zykov V., and Lipson H. Resilient machines through continuous self-modeling. 314, 2006, 1118–1121. doi: 10.1126/science.1133687
[11] Smith M. A., Ghazizadeh A., and Shadmehr R. Interacting adaptive processes with different timescales underlie short-term motor learning. PLoS Biol. 2006, 4:e40179. doi: 10.1371/journal.pbio.0040179
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Асем Кабдолдина, Жомарт Уалиев, Саят Ибраев, Назым Кабдолдина, Қанибек Сансызбай
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
