Проектирование и реализация системы Нервная Симуляторы на LEGO роботы

Summary

Подход к моделированию нейронных сетей на платформе LEGO Mindstorms робототехника представлена. Метод обеспечивает инструмент для моделирования беспозвоночных нейронаук как в исследовательской лаборатории и в классе. Этот метод позволяет производить исследование биомиметическую принципы управления роботом.

Abstract

Мы представляем метод воспользоваться имеющимся в продаже LEGO Mindstorms NXT роботов платформу для тестирования систем уровне неврологии гипотез. Первый этап способа состоит в разработке нервной системы моделирования конкретных рефлексивный поведения соответствующем организме модель, здесь мы используем американский омаров. Экстероцептивные рефлексы опосредовано перекрещивание (пересечение) нервных связей может объяснить такси животного к или от стимула, как описано Braitenberg и особенно хорошо подходят для исследований с использованием платформы NXT. ¹ нервной системы моделирования программируются с помощью LabVIEW программное обеспечение на LEGO Mindstorms платформы. После нервной системы настроены должным образом, поведенческие эксперименты выполняются на роботе и на животное при идентичных условиях окружающей среды. Управляя сенсорной среды, испытываемых образцов, различия в поведенческих выходы могут быть соблюдены. Эти различия могут указывать на конкретные deficiencх годов в нервной системе и модели служить для итерация модели для конкретного поведения в стадии изучения. Этот метод позволяет экспериментальные манипуляции электронных нервной системы и служит способом для изучения неврологии гипотезы особенно в отношении нейрофизиологической основе простых врожденных рефлексивного поведения. LEGO Mindstorms NXT комплект обеспечивает доступной и эффективной платформой для проверки предварительных биомиметическую схем управления роботом. Этот подход также хорошо подходит для высоких классах школы, чтобы служить основой для практического запрос на основе учебной программы biorobotics.

Introduction

Нейрофизиологических исследований в течение последних 100 лет чрезвычайно расширили наши знания о структуре нервной системы и функции. Тем не менее, большинство исследований нервной системы на сегодняшний день полагалась на использование изолированных препаратов или сдержанная предметам. В то время было много успешных усилий для записи нейронной активности от себя свободно ^2-5 животных, biorobotic подход обеспечивает ценный инструмент для обеспечения нервной системы манипуляции с целью проверки систем неврологии уровне гипотез ^6. Имитация нервной систем, работающих на роботы могут быть экспериментально манипулировать и создать условия для расширения программного обеспечения для моделирования в физическом мире. Этот подход был реализован также в академическом мире ^7,8, но процесс строительства биомиметическую роботов для проверки гипотез может быть дорогим и трудоемким. Мы представляем метод для выполнения biorobotic подход с использованием коммерчески доступных к робототехникеего (LEGO Mindstorms NXT 2.0). Цель этого метода состоит в обеспечении быстрого и эффективного способа проверить Системы Уровень неврологии гипотез о роботом ⁹ или био-гибридным ¹⁰ воплощенная моделирования нейронных сетей. Ускорение процесса от гипотезы экспериментировать улучшает исследования производительности. Простые LEGO Mindstorms платформа обеспечивает испытательного стенда для биомиметическую датчики и нервных сетей, которые мы демонстрируем использование американский омар (Homarus атепсапиз) в качестве модельного организма. Способ также обеспечивает мощный практический инструмент обучения в классе, как студенты могут разрабатывать и манипулировать нервной системы в своей собственной роботов ^11.

Protocol

1. Построение модели робота Выберите модель для изучения организма, который хорошо представлен в neuroethological литературы. Беспозвоночных обычно делают хорошие кандидаты, потому что их относительно простой нервной системы были хорошо изучены и в основном состоит из врожденных рефле?…

Representative Results

Входы от когтей омара в его нервной системе посредником препятствием переговоров в новой среде. Рисунке 1 показан скриншот видео использована для анализа поведения LEGO робота (рис. 1а) и Омар (рис. 1В) в тесте арене. Тест арена была неизмененной между животным и р…

Discussion

При инициировании biorobotic экспериментов нервной системы моделирования, есть несколько важных правил, следовать. Выбор правильной модели организме имеет решающее значение: выбрать организм, который легко получить и поддерживать. Беспозвоночные являются идеальными, поскольку они обычн?…