用于设计软体医疗器械的神经进化技术
机器人学
2025-03-18 v2
摘要
软体机器人在特定任务中能够展现出比传统机器人更好的性能，尤其是在与医疗保健相关的任务方面。然而，软体机器人学科仍处于初期阶段，其设计往往涉及模仿自然生物或依赖人类专家的创造力。因此，亟需建立一种正式的自动化设计流程。本文提出使用基于神经进化的算法，自动设计能够实现未来医疗器械（如输药导管）运动的软体执行器的初始草图。本文比较了基于年龄-适应度帕累托优化、神经进化构建拓扑结构（NEAT）以及基于超立方体的NEAT（HyperNEAT）算法所发现的执行器形态，依据其最大位移量及其对各种控制方法的鲁棒性进行评估。分析结果表明，神经进化算法在不同控制方法下能够产生更高性能且更鲁棒的执行器。此外，最佳性能的形态由NEAT算法发现。作为未来的工作方向，本文提出将此处发现的形态用作优化专用控制器的测试平台，以实现软导管所需偏转的更高效功能。
引用
@article{arxiv.2408.09107,
title = {Using neuroevolution for designing soft medical devices},
author = {Hugo Alcaraz-Herrera and Michail-Antisthenis Tsompanas and Andrew Adamatzky and Igor Balaz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.09107},
year = {2025}
}