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ソフトロボティクスarXiv:2405.20593

興奮性クローリング:スパイキング制御によるソフトロボットの這行運動

Excitable crawling

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FitzHugh-Nagumoモデルに着想を得たスパイキング制御器とソフトクローラの機械力学を結合し、固有受容感覚フィードバックによって自発的な這行運動(ぜん動波)を生成する手法を提案・解析した論文。

著者: Juncal Arbelaiz, Alessio Franci, Naomi Ehrich Leonard, Rodolphe Sepulchre, Bassam Bamieh

分類: eess.SY, cs.RO, cs.SY

原文アブストラクト

We propose and analyze the suitability of a spiking controller to engineer the locomotion of a soft robotic crawler. Inspired by the FitzHugh-Nagumo model of neural excitability, we design a bistable controller with an electrical flipflop circuit representation capable of generating spikes on-demand when coupled to the passive crawler mechanics. A proprioceptive sensory signal from the crawler mechanics turns bistability of the controller into a rhythmic spiking. The output voltage, in turn, activates the crawler's actuators to generate movement through peristaltic waves. We show through geometric analysis that this control strategy achieves endogenous crawling. The electro-mechanical sensorimotor interconnection provides embodied negative feedback regulation, facilitating locomotion. Dimensional analysis provides insights on the characteristic scales in the crawler's mechanical and electrical dynamics, and how they determine the crawling gait. Adaptive control of the electrical scales to optimally match the mechanical scales can be envisioned to achieve further efficiency, as in homeostatic regulation of neuronal circuits. Our approach can scale up to multiple sensorimotor loops inspired by biological central pattern generators.

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PR本紙発行元 EmplifAI