CRII: RI: Responsive Movement Primitives for Soft Robot Control
CRII: RI: Responsive Movement Primitives for Soft Robot Control
批准号:
1850168
负责人:
Kathryn Daltorio
金额:
$17.5万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2019
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2019-06-01 至 2022-05-31
中文摘要
控制基于许多传感器的许多执行器对于开发模仿人类能力的智能机器人、能够去人类无法去的地方的移动机器人以及一般的软机器人(可能是可穿戴的、可吞咽的或在其他微妙环境中安全的)非常重要。动物和人类可以很容易和灵活地对触摸他们皮肤上的任何地方做出反应。因此,例如,一个人可以在黑暗中捡起一把物体,或者一条蠕虫可以在地下洞穴中摸索出路。然而,用于控制机器人传感器和执行器的方法可能无法扩展到更多自由度和传感器。软体机器人尤其不精确,通常是为接触设计的,这意味着需要更强大、更智能的控制。将控制问题分成更简单的子部分,称为原语,可以使控制器的设计和适应更容易。这些原始细胞似乎是生物神经系统的基础。这个项目的目标是为响应的原语建立一种格式,特别是对本地接触感测。这些原语将应用于两种常见类型的机器人问题:操作和运动。该项目是向使机器人具有更逼真的性能和更好地理解生物智能的复杂性迈出的一步。该项目将建立在广泛使用的动态运动原语(DMP)框架上,用连接鞍平衡取代稳定平衡和极限环。鞍平衡将使系统状态的时间随感官输入而变化,从而产生响应运动原语(Responsive Movement Primitives, RMP)。我们将探索RMP的两种设计方法:直接从DMP转换和扩展先前基于鞍座的控制器以获得额外的自由度。第一种方法将用于解决超冗余抓取问题,因为这与发布的DMP基准测试相关。这项研究有可能帮助机器人一次抓取多个物体。第二种方法将用于蠕动蠕虫运动问题,并利用研究者?S前期研究。这项研究将帮助工程师更好地理解如何利用软体运动来进入受限空间,并在未来的医学、基础设施访问和搜索和救援中有潜在的应用。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
Controlling many actuators based on many sensors is important for developing smart robots that mimic human abilities, mobile robots that go places humans cannot go, and for soft robots in general, which may be wearable, swallowable, or safe for other delicate environments. Animals and humans can easily and deftly respond to touch anywhere on their skin. As a result, for example, a human can pick up a handful of objects in the dark or a worm can feel its way through an underground burrow. However, The approaches that work to control sensors and actuators on robots may not scale up for more degrees of freedom and sensors. Soft robots are especially imprecise and often designed for contact, which means more robust, intelligent control is needed. Separating the control problem into simpler subparts called primitives can make controller design and adaptation easier. Such primitives seem to be fundamental to biological nervous systems. The goal of this project is to establish a format for primitives that are responsive, specifically to local contact sensing. These primitives will be applied to two common types of robot problems: manipulation and locomotion. The project is a step toward enabling more life-like performance in robots and better understanding of the complexity of biological intelligence. This project will build on the widely used Dynamic Movement Primitives (DMP) framework by replacing the stable equilibria and limit cycles with connected saddle equilibria. The saddle equilibria will enable the timing of the system states to vary with sensory input, resulting in Responsive Movement Primitives (RMP). We will explore two design approaches to RMP: converting directly from DMP and extending a previous saddle-based controller to additional degrees of freedom. The first approach will be implemented for a hyper-redundant grasping problem because this relates to published DMP benchmarks. This study has the potential to help robots pick up multiple objects in a single grasp. The second approach will be implemented for peristaltic worm-like locomotion problem and leverages the investigator?s prior research. This study will help engineers better understand how soft body locomotion can be used to access constrained spaces with potential future application in medicine, infrastructure access, and search and rescue.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
期刊论文(4)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI:
10.3390/biomimetics5020026
发表时间:
2020-06-01
期刊:
BIOMIMETICS
影响因子:
4.5
作者:
[Wang, Yifan, Pandit, Prathamesh, Daltorio, Kathryn A.]
通讯作者:
Daltorio, Kathryn A.
DOI:
10.1109/lra.2021.3061382
发表时间:
2021-04
期刊:
IEEE Robotics and Automation Letters
影响因子:
5.2
作者:
[Natasha A. Rouse;K. Daltorio]
通讯作者:
Natasha A. Rouse;K. Daltorio
DOI:
10.1089/soro.2020.0021
发表时间:
2020-08-25
期刊:
SOFT ROBOTICS
影响因子:
7.9
作者:
[Kandhari, Akhil, Wang, Yifan, Daltorio, Kathryn A.]
通讯作者:
Daltorio, Kathryn A.
CAREER: Architectures of Responsiveness: Coordinating Primitives for Soft Robot Locomotion in Confined Spaces
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批准号:2047330
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$60.0万
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财政年份:2021
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负责人:Kathryn Daltorio
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依托单位:
国内基金
海外基金
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破骨细胞源性FcγRI介导类风湿性关节炎炎症后疼痛的作用机制
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2026
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负责人:阳林
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依托单位:
四神丸调控生物钟基因Bmal1/Fc εRI介导肥大细胞节律性活化治疗IBS-D“晨起痛”的作用机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2026
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负责人:何心凌
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依托单位:
NSUN6介导的m5C修饰调控心肌细胞凋亡和铁死亡参与MI/RI的机制研究
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批准号:2026JJ80739
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项目类别:省市级项目
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批准年份:2026
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负责人:袁乐宏
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依托单位:
中药牛耳枫中抗MI/RI新颖虎皮楠生物碱的发现与作用机制研究
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批准号:2026JJ60255
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项目类别:省市级项目
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批准年份:2026
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负责人:张济辉
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依托单位:
醒脑静多靶点调控PI3K/Akt通路抑制CI/RI氧化应激—基于网络药理学及体内、外实验研究
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批准号:2025JJ90117
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2025
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负责人:李秋云
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依托单位:
IgA-FcαRI介导的Syk/NLRP3/caspase-1通路在线状IgA大疱性皮病
中的机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:荆可
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依托单位:
基于双修饰ANG-RNH1系统阻抑RI复合物生成机制建立口腔黏膜等效物血管化稳态
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批准号:82401112
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2024
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负责人:刘旭倩
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依托单位:
跨膜蛋白LRP5胞外域调控膜受体TβRI促钛表面BMSCs归巢、分化的研究
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批准号:82301120
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2023
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负责人:於科
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依托单位:
基于“免疫-神经”网络探讨眼针活化CI/RI大鼠MC靶向H3R调节“免疫监视”的抗炎机制
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批准号:82374375
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项目类别:面上项目
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资助金额:51万元
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批准年份:2023
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负责人:马贤德
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依托单位:
Dectin-2通过促进FcεRI聚集和肥大细胞活化加剧哮喘发作的机制研究
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批准号:82300022
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2023
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负责人:屈玉兰
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依托单位: