Universidad Politécnica de Cartagena TESIS DOCTORAL “UNA ...

Capitulo 4. Modelo Neuronal para la Coordinación del Gesto Manual durante el Agarre
Es importante resaltar que el aprendizaje de la transformación ∆x -> ∆θ es
dependiente de la configuración actual del brazo (θ). Esto implica que cada
configuración articular del brazo necesita un conjunto particular de pesos adaptativos
(asociados a s neuronas concretos de mapeo direccional) que lleven a cabo el mapeo
entre la dirección espacial deseada ∆x y las rotaciones articulares necesarias para
ejecutar dicho desplazamiento espacial. La implementación del modelo que se ha
realizado en esta Tesis Doctoral está basada lo que Fiala (1995) ha venido en llamar
‘campos de contexto’ (Fiala, 1995; Guerrero, 2000). Un campo de contexto es un conjunto
de neuronas inhibitorias tónicamente activas las cuales reciben como entrada
información proprioceptiva relacionada con la acción motora en curso. Una neurona del
campo de contexto tiene una pausa en su actividad cuando reconoce en la entrada una
combinación determinada en la configuración de las articulaciones del brazo. Las
neuronas del campo de contexto proyectan sobre grupos de neuronas de mapeo de
dirección. Estas últimas neuronas se encuentran totalmente desactivadas cuando la
neurona del campo de contexto asociada se encuentra activa y por el contrario, están
activas y contribuyen a establecer la transformación visuomotriz ∆x -> ∆θ cuando la
neurona del campo de contexto asociada se encuentra desactivada. En las referencias
anteriores puede encontrarse una descripción detallada de la implementación del
modelo DIRECT como una red lineal que hace uso de campos de contexto y emplea el
método de descenso por el gradiente como algoritmo de aprendizaje que es la
implementación que se llevado a cabo en este capítulo. Hemos entrenado esta
implementación del modelo DIRECT mediante 10,000 ciclos acción – percepción de un
brazo con dos articulaciones cuya cinemática directa en coordenadas cartesianas viene
descrita por,
x1 = l1 cos( θ1 ) + l2
cos(
θ1 + θ2
)
(4.8)
x = l sin θ + l sin θ + θ
( ) ( )
2 1 1 2 1 2
donde θ1 y θ2 son los valores actuales de las articulaciones del brazo(cuyo rango va
desde 0 o a 135º) y l1 y l2 son las longitudes del brazo y el antebrazo respectivamente (l1
= l2 = 28 cm). En el siguiente capítulo, se implementará una variante del modelo
DIRECT con redes de funciones de base radial hiperplanas que permite generalizar
fácilmente el modelo empleado en este capítulo para el caso de manipuladores
redundantes en el espacio 3D.
4.5 Simulaciones del modelo
Hemos llevado a cabo simulaciones sistemáticas del modelo para la generación y
control del gesto de agarre presentado en secciones previas. Las simulaciones consisten
en la generación de un gesto completo de alcance y agarre orientado hacia cada uno de
los 16 objetos representados en la Figura 4.17. El conjunto de objetos representado en la
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