基于自生長的CPG局部網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、隨著科技發(fā)展和相關(guān)學(xué)科的不斷完善,機(jī)器人研究具有了更廣泛的技術(shù)手段,區(qū)別與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念,通過觀察、學(xué)習(xí)、模仿生物體與環(huán)境的交互行為的仿生學(xué)方法來復(fù)制和再創(chuàng)造生物的形態(tài)、功能以及控制機(jī)制為機(jī)器人研究帶來了新思路。多年以來,模仿和復(fù)制生物結(jié)構(gòu)給機(jī)器人研究領(lǐng)域帶來了巨大成功;同時(shí),隨著神經(jīng)生物學(xué)和仿生機(jī)理研究的不斷深入,基于 CPG網(wǎng)絡(luò)的仿生控制方法逐漸成為足式機(jī)器人研究的熱門課題。其中,CPG網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、步態(tài)生成方法是研究者共同關(guān)注的

2、焦點(diǎn)。目前,在 CPG網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成原理、形成過程等方面的研究尚處于理論初始階段,而這恰是構(gòu)造CPG網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),因此在該方面開展研究具有重要意義。
　　本課題在生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生長發(fā)育的相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了 CPG局部網(wǎng)絡(luò)自生長方法的研究。
　　首先,分析神經(jīng)元在生物大腦內(nèi)的分布規(guī)律、分布密度等特性,利用概率統(tǒng)計(jì)方法,研究了神經(jīng)元在有限區(qū)域內(nèi)的分布特性與規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,建立了在有限區(qū)域內(nèi)多神經(jīng)元分布的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),為 CPG局

3、部網(wǎng)絡(luò)自生長提供基礎(chǔ)。
　　其次,通過分析神經(jīng)元經(jīng)自身發(fā)育、軸突生長而形成局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生物學(xué)機(jī)理,獲得了神經(jīng)元極性建立和軸突生長的簡(jiǎn)化方法;通過研究引力場(chǎng)約束下多神經(jīng)元軸突生長的特點(diǎn),研究了平面內(nèi)多神經(jīng)元軸突生長的規(guī)則和相應(yīng)的數(shù)學(xué)處理方法;通過分析大量的網(wǎng)絡(luò)生長實(shí)驗(yàn)結(jié)果,獲得了從神經(jīng)元連接長度到其相互間相位關(guān)系的映射函數(shù);
　　最后,根據(jù)前文所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)生長算法,針對(duì)兩種常見的步態(tài)進(jìn)行了的網(wǎng)絡(luò)自生長實(shí)驗(yàn),分別獲得了與這兩類