人或动物的运动平衡控制技能来自于小脑及其感觉运动系统,而操作条件反射是感觉运动系统最为基本的和重要的学习机制,人或动物的运动平衡控制技能正是基于这种学习机制渐进地形成和发展的。课题针对自平衡机器人的运动平衡控制问题,模拟斯金纳操作条件反射机制,为机器人设计人工感觉运动系统,使其像人或动物一样,能自主地学习运动平衡控制技能。课题研究工作取得的最重要成果是创建了斯金纳自动机,将蒙特卡洛方法由麦韭普利斯算法发展到斯金纳算法,使操作条件反射的神经机制在计算上得到了形式化。基于斯金纳自动机和斯金纳算法,课题为自平衡机器人构建了人工感觉运动系统,使自平衡机器人具有学习运动平衡控制技能的能力。课题在国家自然科学基金的支持下,研制出了我国具有自主知识产权的原创的"原人"系列自平衡机器人。"原人"机器人优良的运动控制性能达到和超过了国外同类机器人。最重要的是,斯金纳自动机使"原人"机器人具有了仿生的操作条件反射机制,能像人和动物一样,通过操作学习,渐进地形成和发展其运动平衡控制技能。文献资料和专利检索显示,"原人"机器人是世界上第一个能自主学习运动平衡控制技能的轮式机器人。
英文主题词self-organizing control; operant conditioning; sensorimotor system; cerebel model; self-balancing robot