Study on dynamics of central pattern generator for a quadrupedal robot

Based on Matsuoka's central pattern generator(CPG)model and taking quadmped as an example,the dynamics of CPG model was investigated throush the single-parameter-analysis method and the numerical simulation technique.Simulation results indicate that the CPG model exhibits complex dynamics,while each parameter has specifically definitive influenco trends on the CPG output.These conclusions re applied to control a quadrupedal robot to walk in different gaits,clear obstacle,and walk up-and down-slope successfully.     

Symmetry in locomotor central pattern generators and animal gaits.

Animal locomotion is controlled, in part, by a central pattern generator (CPG), which is an intraspinal network of neurons capable of generating a rhythmic output. The spatio-temporal symmetries of the quadrupedal gaits walk, trot and pace lead to plausible assumptions about the symmetries of locomotor CPGs. These assumptions imply that the CPG of a quadruped should consist of eight nominally identical subcircuits, arranged in an essentially unique matter. Here we apply analogous arguments to myriapod CPGs. Analyses based on symmetry applied to these networks lead to testable predictions, including a distinction between primary and secondary gaits, the existence of a new primary gait called 'jump', and the occurrence of half-integer wave numbers in myriapod gaits. For bipeds, our analysis also predicts two gaits with the out-of-phase symmetry of the walk and two gaits with the in-phase symmetry of the hop. We present data that support each of these predictions. This work suggests that symmetry can be used to infer a plausible class of CPG network architectures from observed patterns of animal gaits.     

基于虚拟仿真的四足机器人步态分析

根据观察动物行走的特点,完成一种四足机器人的行走过程仿真分析。在三维软件Pro／E中建立四足机器人分析模型,导入仿真软件MSC．ADAMS中添加约束和动力,以一定形式的步态效果实现了四足机器人在平面上的行走过程,并以机器狗模型为例子分析了它的稳定性以及在行走过程中各部分动作产生的影响。     

Multimodal swimming control of a robotic fish with pectoral fins using a CPG network

The neural-based approaches inspired by biological neural mechanisms of locomotion are becoming increasingly popular in robot control.This paper investigates a systematic method to formulate a Central Pattern Generator(CPG) based control model for mul-timodal swimming of a multi-articulated robotic fish with flexible pectoral fins.A CPG network is created to yield diverse swim-ming in three dimensions by coupling a set of nonlinear neural oscillators using nearest-neighbor interactions.In particular,a sensitivity analysis of characteristic parameters and a stability proof of the CPG network are given.Through the coordinated con-trol of the joint CPG,caudal fin CPG,and pectoral fin CPG,a diversity of swimming modes are defined and successfully imple-mented.The latest results obtained demonstrate the effectiveness of the proposed method.It is also confirmed that the CPG-based swimming control exhibits better dynamic invariability in preserving rhythm than the conventional body wave method.     

基于力反馈-CPG模型的六足机器人控制器

六足机器人的多关节、高耦合、非线性的机械结构使其运动控制成为机器人研究领域一大难题。针对上述问题,本文在Matsuoka振荡器的基础上创新性提出带力反馈神经元的三神经元相互反馈的CPG模型作为六足机器人的运动控制器。在对六足机器人进行运动学建模、运动学分析等数学分析的基础上对三神经元CPG模型建模分析并得到振荡周期波形满足六足机器人节律运动的要求。对力反馈模型进行实物设计并建立对应反馈模型,根据反馈信息对六足机器人运动节律、关节信息等实时调节。最后通过仿真及实物实验证明该CPG模型能够满足维持六足机器人稳定运动的要求,在复杂未知环境中也能够保持机器人的稳定性与适应性,实现复杂环境下的自适应运动。     

医院图书馆与临床实践指南服务

阐述了医院图书馆提供临床实践指南服务的重要性和优势,分析了临床实践指南的获取途径,提出了图书馆员做好临床实践指南服务的方法。     

用随机漫步模型拟合2000年1月至2010年7月上海证券综合指数

用随机漫步模型拟合2000年1月至2010年7月上海证券综合指数(上证指数)的月收盘价、周收盘价、日收盘价、月均价和周均价.先将十进制股票指数转换成标准随机漫步,再将同等步伐的标准随机漫步扩展为十进制步伐的随机漫步以形成随机指数,最后寻找随机漫步模型中拟合指数的最佳种子.结果显示,上证指数主要呈现随机漫步走势,该模型能...     

离散化四足机器人自由步态控制方法

为了实现离散化四足机器人自由步态的控制,提出一种新的基于中枢神经模式发生器(CPG)的自由步态控制方法。介绍了离散化四足机器人模型,在已确定的地形中,设定四足机器人起始点与抵达点的状态。将连续步态按照离散化步态完成排序,形成排序集合。在此基础上,利用中枢神经模式发生器CPG,采用周期性振荡信号对离散化四足机器人腿部各关节进行控制,给出单独神经元模型。为了便于分析,使用互抑神经元构成的振荡器对神经元的输出信号进行改善,通过该振荡器产生规律的振荡信号,以控制离散化四足机器人完成自由步态移动。实验结果表明,所提方法能够有效控制离散化四足机器人实现自由步态移动。     

基于中枢模式发生器的机器人行走控制

基于中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)的动物运动控制机理实现四足机器人AIBO的行走控制.利用Kimura振荡神经元构建CPG分布式控制网络,通过多目标遗传算法优化调整CPG网络中的参数,在AIBO上实现类似动物行走(walk)的行走模式.通过Webots仿真和实体实验,验证所设计的CPG控制网络和控制方法的可行性与有效性.     

用随机漫步模型拟合1850年至2009年的全球气温变化(英文)

用随机漫步模型拟合全球气温变化的CRUTEM3数据系列。首先将1850年至2009年全球的平均气温转换为气温漫步,再用随机漫步模型直接拟合。结果显示,该模型能够拟合气温漫步和CRUTEM3数据系列。这为气温建模提供了一种新的模型,并且拟合结果也表明全球气温可能是随机变化的。     

用随机漫步模型拟合39个贝塔世界城市1901～1998年的降水量

用随机漫步模型拟合1901年至1998年39个贝塔世界城市的年降水量。先将每个城市的降水量转换为降水漫步和随机降水,再用随机漫步模型分别对转换数据和实际数据进行拟合。结果显示,该模型能够拟合降水漫步和实际降水,为降水建模提供了一种模型,表明此期间这些城市的降水呈现随机变化。     

反馈式随机游走模型及其在股票投资中应用

针对随机游走分析在股市价格模拟中的固定漂移率、后效性等缺点,提出了反馈式随机游走模型．基于反馈式随机游走模型,通过确定性与随机性因素对股价影响与作用分配模拟了1998～2000年的上证综指．进一步分析了模拟结果的标准差及其正相排序．统计分析表明该模拟有效．与现有股市系统分析方法相比发现,该反馈式随机游走模型具有更适于现实股价波动分析,可确定出对股价影响较大的因素等优点．     

用随机漫步拟合1901年至1998年44个贝塔世界城市的气温变化

为了进一步证实随机漫步模型能够拟合气温的变化,获得坚实的科学结论,继续利用随机漫步模型拟合44个贝塔级世界城市1901年至1998年的气温漫步和记录气温,得到了很好的拟合效果。拟合结果与我们以前的研究结果相一致。随机漫步模型可以用于描述城市的气温变化。     

正弦力场下随机行走问题的理论分析与数值模拟

研究正弦力场下的随机行走问题,是解释系统对于简谐微扰的响应的关键。在基本的自由随机行走模型的基础上,通过合理假设简化扰动问题,提出了可解析求解的理论模型。另外,采用Monte Carlo方法模拟了正弦力场下随机行走问题,并得到与理论计算相近的结果。     

Investigation of human motion effects on 60GHz indoor office propagation

A modified random walk model for human motion is proposed to investigate characteristics of 60GHz indoor office propagation.Compared with the classic random walk model,the movement tendency in the walking process is taken into account in the modified model.Based on the proposed model,path gains of the propagation environment are simulated under a variety of settings by using a ray tracing method.Simulation results and analysis show that human motion is a major source of disturbance to the indoor office propagation and results in performance degradation in some areas.     

一种蛇形机器人蜿蜒运动的实现及环境适应性研究

生物蛇数量众多的脊椎骨以及无足的身体结构,使其形成了特殊的蜿蜒式前进步态,能够广泛适应于草地、沙漠和湖泊等起伏地形,这种节律性的运动方式被证明是由中枢模式发生器(CPG)控制的.利用Hopf振荡器的稳态特性建立了能够实现蛇形机器人蜿蜒步态的CPG步态控制网络,依据蛇形机器人的模型仿真器得到了控制蜿蜒运动的CPG网络参数,并利用该网络的输出蛇形机器人成功实现了前进.根据Hopf振荡器对控制参数突然变化的良好适应性,通过在线调整得到了新的输出.讨论了面对复杂环境时蛇形机器人转弯运动的实现以及改变蛇形机器人身体S波构形来提高其环境适应性的方法.在蛇形机器人样机上的实验证明了基于CPG的运动控制方法在蛇形机器人蜿蜒运动上的有效性.     

连续时间无规行走的动力学模型

本文完善了适用于非晶态体系的、发生在实际路径上的连续时间无规行走的物理模型,并建立了它的微观动力学形式.首次从物理上严格导出了在色散输运和弛豫过程中起重要作用的两类等待时间分布函数.     

基于Markov随机游走的渐进式半监督分类模型

提出了一种基于Markov随机游走的渐进式半监督分类模型:在随机游走过程中,计算待标注数据到各类的迁移概率时,只考虑相应类别样本的影响,而忽略其他类别样本对随机过程的影响;并在学习过程中借鉴渐进学习思想,通过不断地“纠正”半监督学习过程中的“错误”,从而提高模型的预测精度.在20newsgroups数据集上的实验结果表明:所提出的方法能够提高半监督分类的精度.     

基于随机运动模型的结冰密度预测方法

针对结冰过程随机性较强的特点,提出了一种适用于不同气象条件的结冰密度预测方法. 结合单个液滴的随机运动特性建立了结冰模型,对不同模型参数下的结冰过程进行模拟,得到结冰密度随模型参数的变化关系,并在气象因子与模型参数之间构建解析模型,从而可以预测出不同气象条件下的结冰密度. 仿真结果表明:随机运动模型所预测的不同气象条件下的结冰密度与实验结果吻合.      

随机游动问题及其应用

自然科学中大量问题都可归结为随机游动问题.本文研究了有一个吸收壁及有两个吸收壁的随机游动模型.在研究随机游动的过程中,给出了生活中的一些具体问题.