بهینه سازی وزن های پیوندی در یک شبکه ی مولد الگوی مرکزی چهار سلولی به منظور تولید گام های حرکتی دوپایی

تنظیم الگوی حرکتی ربات مطابق با شرایط مسیر یکی از زمینه های مورد توجه در رباتیک می باشد، زیرا موجب افزایش توانایی ربات در عبور از محیط های ناشناخته می شود. برای این منظور می توان از سازکار تولید الگو های حرکتی در انسان و حیوانات، موسوم به «مولد الگوی مرکزی» الهام گرفت. این الگوهای حرکتی را گام و تعویض بین الگوهای حرکتی را گذر گام می گویند. تا کنون مدل های مختلفی برای مدلسازی عملکرد مولد های الگوی مرکزی ارائه شده و از آنها برای تولید مسیر در ربات های سیار مختلفی نیز استفاده شده است. در مقاله ی حاضر، یک شبکه ی مولد الگوی مرکزی موسوم به «مدل چهار سلولی» مطالعه می شود که برای تولید سیگنال های ریتمیک مفاصل قوزک پا در سازکار حرکتی دوپایی طراحی شده است. این مدل از چهار سلول یکسان جفت شده تشکیل می شود که دینامیک داخلی آن ها از معادلات غیرخطی موریس - لکار تبعیت می کند و پیوند بین سلول ها از نوع انتشاری است. تولید گام های مختلف به تنظیم اختلاف فاز های مناسب بین سیگنال های ریتمیک تولید شده ی سلول ها ربط دارد، که به نوبه ی خود با تنظیم وزن های پیوندی میان سلول ها حاصل می شود. در این مقاله، از الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب برای یافتن وزن های پیوندی بهینه جهت دستیابی به اختلاف فاز های مطلوب برای گام های اولیه ی راه رفتن، دویدن، جهش دوپا و پریدن دوپا استفاده می شود. همچنین، برخی گام های ثانویه، به ویژه گام راه رفتن آرام، با دوشاخگی حاصل از شکست تقارن در شبکه ی مولد گام های اولیه به دست می آید. در مرجع [28[ امکان تولید گام راه رفتن آرام توسط شبکه چهار سلولی پیش بینی شده است، ولی موفق به تولید آن نشده بودند