A neuromechanics solution for adjustable robot compliance and accuracy

计算机科学 机器人 电动机控制 关节刚度 控制理论(社会学) 模拟 人工智能 工程类 神经科学 刚度 控制(管理) 心理学 结构工程
作者
Ignacio Abadía,Alice Bruel,Grégoire Courtine,Auke Jan Ijspeert,Eduardo Ros,Niceto R. Luque
出处
期刊:Science robotics [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:10 (98)
标识
DOI:10.1126/scirobotics.adp2356
摘要

Robots have to adjust their motor behavior to changing environments and variable task requirements to successfully operate in the real world and physically interact with humans. Thus, robotics strives to enable a broad spectrum of adjustable motor behavior, aiming to mimic the human ability to function in unstructured scenarios. In humans, motor behavior arises from the integrative action of the central nervous system and body biomechanics; motion must be understood from a neuromechanics perspective. Nervous regions such as the cerebellum facilitate learning, adaptation, and coordination of our motor responses, ultimately driven by muscle activation. Muscles, in turn, self-stabilize motion through mechanical viscoelasticity. In addition, the agonist-antagonist arrangement of muscles surrounding joints enables cocontraction, which can be regulated to enhance motion accuracy and adapt joint stiffness, thereby providing impedance modulation and broadening the motor repertoire. Here, we propose a control solution that harnesses neuromechanics to enable adjustable robot motor behavior. Our solution integrates a muscle model that replicates mechanical viscoelasticity and cocontraction together with a cerebellar network providing motor adaptation. The resulting cerebello-muscular controller drives the robot through torque commands in a feedback control loop. Changes in cocontraction modify the muscle dynamics, and the cerebellum provides motor adaptation without relying on prior analytical solutions, driving the robot in different motor tasks, including payload perturbations and operation across unknown terrains. Experimental results show that cocontraction modulates robot stiffness, performance accuracy, and robustness against external perturbations. Through cocontraction modulation, our cerebello-muscular torque controller enables a broad spectrum of robot motor behavior.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI

祝大家在新的一年里科研腾飞
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
鲍文启完成签到 ,获得积分10
2秒前
心静如水发布了新的文献求助10
2秒前
我要资料啊完成签到,获得积分10
6秒前
Steven发布了新的文献求助30
6秒前
7秒前
摘星012发布了新的文献求助10
7秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
HarryQ完成签到,获得积分10
10秒前
18秒前
19秒前
科研通AI2S应助mmw采纳,获得10
22秒前
七七完成签到 ,获得积分10
23秒前
23秒前
快快乐乐发布了新的文献求助10
25秒前
宁静致远完成签到,获得积分10
26秒前
schen完成签到 ,获得积分10
28秒前
小小怪发布了新的文献求助10
30秒前
30秒前
Chnn完成签到 ,获得积分10
31秒前
Running发布了新的文献求助10
32秒前
opticsLM完成签到,获得积分10
32秒前
枫叶完成签到 ,获得积分10
33秒前
小小怪完成签到,获得积分10
34秒前
36秒前
寒江月发布了新的文献求助10
37秒前
幻影阡曦发布了新的文献求助10
38秒前
38秒前
欸嘿发布了新的文献求助10
42秒前
阎万仇完成签到,获得积分10
45秒前
ads发布了新的文献求助10
46秒前
快快乐乐完成签到,获得积分10
48秒前
寒江月完成签到,获得积分10
50秒前
harley完成签到,获得积分10
54秒前
王果果发布了新的文献求助10
54秒前
Steven发布了新的文献求助10
57秒前
qiaoxixi发布了新的文献求助10
58秒前
1分钟前
心静如水发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
Востребованный временем 2500
Aspects of Babylonian celestial divination: the lunar eclipse tablets of Enūma Anu Enlil 1000
Kidney Transplantation: Principles and Practice 1000
The Restraining Hand: Captivity for Christ in China 500
Encyclopedia of Mental Health Reference Work 400
The Collected Works of Jeremy Bentham: Rights, Representation, and Reform: Nonsense upon Stilts and Other Writings on the French Revolution 320
Mercury and Silver Mining in the Colonial Atlantic 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3374164
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2991213
关于积分的说明 8744276
捐赠科研通 2674885
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1465388
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 677841
邀请新用户注册赠送积分活动 669411