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一个由感觉反馈控制的具有中枢模式发生器的神经网络控制着双足模型的行走。

A neural network with central pattern generators entrained by sensory feedback controls walking of a bipedal model.

机构信息

Case Western Reserve University, Cleveland, OH 44106, United States of America.

出版信息

Bioinspir Biomim. 2017 Oct 16;12(6):065002. doi: 10.1088/1748-3190/aa8290.

DOI:10.1088/1748-3190/aa8290
PMID:28748830
Abstract

A neuromechanical simulation of a planar, bipedal walking robot has been developed. It is constructed as a simplified, planar musculoskeletal model of the biomechanics of the human lower body. The controller consists of a dynamic neural network with central pattern generators (CPGs) entrained by force and movement sensory feedback to generate appropriate muscle forces for walking. The CPG model is a two-level architecture, which consists of separate rhythm generator and pattern formation networks. The biped model walks stably in the sagittal plane without inertial sensors or a centralized posture controller or a 'baby walker' to help overcome gravity. Its gait is similar to humans' and it walks at speeds from 0.850 m s up to 1.289 m s with leg length of 0.84 m. The model walks over small unknown steps (6% of leg length) and up and down 5° slopes without any additional higher level control actions.

摘要

已经开发出一种平面双足步行机器人的神经机械模拟。它是作为人体下肢生物力学的简化平面骨骼肌肉模型构建的。控制器由具有中央模式发生器 (CPG) 的动力神经网络组成,由力和运动感觉反馈来产生适当的肌肉力量来行走。CPG 模型是一个两级架构,它由单独的节律发生器和模式形成网络组成。双足模型在不使用惯性传感器或集中式姿势控制器或“婴儿助步车”的情况下在矢状面中稳定行走,以克服重力。它的步态类似于人类,速度从 0.850 米/秒到 1.289 米/秒,腿长为 0.84 米。该模型可以在不进行任何其他高级控制操作的情况下,在小的未知台阶(腿长的 6%)上行走,以及在 5°的斜坡上上下行走。

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