势能景观主导 regime 下的运动模式转换

为了穿越具有大型障碍物的复杂三维地形，动物和机器人必须跨越不同模式进行转换。然而，对陆地运动最机制性的理解集中于如何生成和稳定近稳态的单模式运动（例如行走、奔跑）。我们对如何利用物理交互实现鲁棒的运动模式转换知之甚少。在此，我们回顾了通过发现多足运动模式转换的地形动力学原理来填补这一空白的进展，所使用的简化模型系统代表了复杂三维地形中的不同挑战。值得注意的是，通过对运动-地形交互采用势能景观方法进行建模，跨不同模型系统浮现出通用的物理原理。动物和机器人的刻板运动模式受物理交互的约束。运动模式转换是景观上随机的、失稳的、跨势垒的转换。它们可由前馈自推进引发，并经由反馈控制的主动调节而得以促进。我们系统研究中的通用物理原理和策略已经提升了机器人在简单模型系统中的性能。仍需努力以更好地理解运动模式转换的智能方面，以及如何由抽象挑战的简单景观组合出复杂三维地形的更大尺度势能景观。这将阐明神经机械控制系统如何调解物理交互以生成多路径运动模式转换，并推动生物学、物理学、机器人学和动力系统理论的发展。