지난 100 년 동안 신경 생리 학적 연구는 대단히 신경계의 구조와 기능에 대한 지식 확대했다. 그러나 현재까지 신경계 연구의 대부분은 고립 된 준비하거나 억제 주제의 사용에 의존하고있다. 자유롭게 동물 2-5 행동의 신경 활동을 기록하는 많은 성공적인 노력이되었지만, biorobotic 접근 방식은 시스템 레벨의 신경 가설는 6 테스트하기 위해 신경 시스템을 조작 할 수있는 유용한 도구를 제공합니다. 로봇에 운영 시뮬레이션 신경 시스템을 실험적으로 조작하고 물리적 세계에 대한 소프트웨어 모델링의 연장을 허용 할 수 있습니다. 이 방법은 물론 학계 7,8에서 구현되었지만 가설 테스트를위한 생체 모방 로봇을 구축하는 과정은 비용과 시간이 소요될 수 있습니다. 우리는 상업적으로 이용 가능한 로봇 K를 사용하여 biorobotic 방법을 실행하는 방법을 제시그 (LEGO 마인드 스톰 NXT 2.0). 이 방법의 목적은 로봇 9 또는 바이오 하이브리드 10 구현 신경망 시뮬레이션에서 시스템 수준의 신경 가설을 테스트하기 위해 신속하고 효율적인 방법을 제공하는 것입니다. 가설의 실험 과정을 가속화하여 연구 생산성을 향상시킵니다. 간단한 레고 마인드 스톰 플랫폼은 우리가 모델 생물로 미국 가재 (Homarus americanus)를 사용을 보여주는 생체 모방 센서와 신경 네트워크를위한 테스트 베드를 제공합니다. 방법은 또한 학생들이 자신의 로봇을 11 설계 및 신경 시스템을 조작 할 수있는 교실에서 교육 도구 손에 강력한를 제공합니다.
이 방법의 전반적인 목표는 로봇 플랫폼에서 신경계 시뮬레이션을 빠르게 프로토타이핑하고 테스트하는 것입니다. 이는 Lego Mindstorms NXT 플랫폼에서 신경망 시뮬레이션을 실행하고, 동물 모델과 나란히 비교 테스트를 수행함으로써 달성됩니다. 먼저, 신경계 시뮬레이션용 플랫폼으로 사용할 로봇을 제작합니다.
그런 다음 신경 행동학적 연구를 기반으로 가상의 신경망을 개발하여 로봇 플랫폼에 프로그래밍합니다. 가상 신경망의 성능을 동물의 신경계와 비교하기 위해 행동학적 연구를 수행합니다. 모델의 결함을 식별하여 추가 개발에 반영할 수 있으며, 시뮬레이션 매개변수를 직접 조작함으로써 시스템 수준의 신경과학적 가설을 검증할 수 있습니다.
안녕하세요, 노스이스턴 대학교 해양과학 센터의 Dan Bluestein입니다. 여기서는 로봇 플랫폼에서 신경계 시뮬레이션을 신속하게 구현하는 방법을 시연하겠습니다. 상용 로봇 키트에서 사용할 수 있도록 이 절차를 개발함으로써, 로봇 공학 경험이 없는 연구자들도 저렴하고 효율적이며 쉽게 접근할 수 있는 신경과학 분야의 바이오 로보틱스 접근 방식을 마련하였습니다.
이 접근 방식은 고등학교 및 대학교 강의실에서 실습 기반의 탐구형 바이오 로보틱스 커리큘럼의 기초로 활용하기에 매우 적합합니다. 로봇 플랫폼을 구축하는 첫 번째 단계는 신경 행동학 문헌에 충분히 기술되어 있는 모델 생물을 선택하는 것입니다. 무척추동물은 상대적으로 단순한 신경계를 가지고 있어 연구가 잘 이루어졌으며, 주로 선천적 반사 작용으로 구성되어 있어 일반적으로 적절한 후보가 됩니다.
미국 랍스터인 Hamas Americana를 사용하여 이 접근법을 시연하겠습니다. 다음 단계는 모델링 목적으로 잘 연구된 반사 행동을 선택하는 것입니다. 랍스터를 통해 안테나 자극, 구부림, 집게 충돌 및 광학 흐름에 대한 반응을 조사할 수 있습니다.
양측의 신경 연결을 이용한 단순 반사는 대칭형 센서를 사용하는 연구에 매우 적합합니다. Lego Mindstorms NXT 2.0 키트를 사용하여 동물 모델의 신체 구조와 유사한 로봇을 제작하십시오.
다른 로봇 플랫폼을 사용할 수도 있지만, 본 연구에서 사용한 상용 키트를 이용하면 신속한 구현이 가능합니다. 다음 단계는 연구 센서로 선택한 시스템과 일치하는 센서를 로봇에 장착하는 것입니다. Lego Mindstorms 키트에 포함된 센서를 사용하거나, 다양한 출판 자료에 기술된 대로 자체 제작 센서를 설