基于鼠脑内嗅—海马认知机制的移动机器人空间定位模型

生理学研究发现,大鼠进行空间导航和记忆依赖多种空间细胞。基于此,本文对鼠脑内嗅—海马结构内空间细胞的放电机制进行研究,提出了一种移动机器人空间定位模型。其特点为:在网格细胞到位置细胞信息传递模型的基础上,引入位置细胞相互作用的神经网络模型得到具有单峰兴奋活动包的细胞板。通过建立兴奋活动包在细胞板上的位置与机器人在物理环境中的位置之间的转换关系,实现对机器人位置的解算。本文设计了仿真实验和物理实验对模型进行验证。实验结果表明:相较于RatSLAM和网格—位置映射模型,本文模型的定位性能更加精确,且在机器人长时间的路径积分过程中所产生的累积误差也更小。本文研究成果为仿鼠脑认知机制的机器人导航方法奠定了基础。

仿鼠脑内嗅-海马-前额叶信息传递回路的空间导航方法

生理学研究发现,大鼠进行空间定位依赖内嗅—海马CA3结构中的网格细胞与位置细胞,而内嗅—海马结构与前额叶皮层之间的动态联系是导航的关键。基于此,本文提出一种仿鼠脑内嗅—海马—前额叶信息传递回路的空间导航方法,旨在为移动机器人赋予强大的空间导航能力。在海马CA3—前额叶空间导航模型的基础上,本文构建以海马CA1区位置细胞为基本单元的动态自组织模型优化导航路径。随后通过海马CA3区位置细胞与前额叶皮层动作神经元将优化后的路径回馈至脉冲神经网络,提高模型收敛速度的同时还有助于建立导航习惯的长期记忆。为验证方法的有效性,本文分别设计了二维仿真实验和三维仿真平台的机器人实验。实验结果表明:本文方法不仅能够在导航效率、收敛速度等方面超越其他算法,而且对动态变化的导航任务具有较好的适应性。同时,本文方法还能够很好地应用在移动机器人平台上。