自组织环境反馈驱动的具身机器人

何种复杂行为可能源于自组织原理？我们针对由被动耦合节段组成的蛇形机器人考察此问题，其中每个节段包含两个由单个神经元分别驱动的轮子。该机器人在单个轮子层面以及轮间协调层面均为自组织的，而轮间协调完全源自各个轮子与节段之间的机械耦合。对于单个轮子，所提出的生成原理导致对应于感觉运动回路中自组织极限环的运动状态。我们的机器人通过监测其执行器的状态（即通过本体感觉）与环境交互，不存在外部传感器。在结构化环境中，机器人展现出复杂的涌现行为，包括推动可移动方块、撞墙时反向以及爬坡时转向。在平地上，机器人在较高速度运动时以蛇形方式扭动。我们还考察了运动原语的涌现，即通向运动的路径，其以动力系统理论中的一系列局部与全局分岔为特征。