TY - JOUR A1 - Molina Vilaplana, Javier T1 - Una arquitectura neuronal de inspiración biológica para el aprendizaje y control del movimiento de agarre en plataformas robóticas antropomorfas Y1 - 2005 UR - http://hdl.handle.net/10317/1246 AB - [SPA] En esta Tesis Doctoral se proponen y desarrollan nuevos modelos neuronales de inspiración biológica para el control y aprendizaje de tareas de agarre por parte de dispositivos robóticos antropomorfos. En la primera parte de la Tesis se lleva a cabo una revisión exhausta de los aspectos más relevantes del comportamiento humano y animal durante movimientos de agarre de objetos en la que se resaltan las características invariantes de dicho movimiento, establecidas a través de numerosos experimentos psicofísicos con humanos y primates. A continuación se realiza un repaso al estado actual del conocimiento relativo a la neurobiología que subyace a los comportamientos motrices descritos anteriormente. Con esta base, la Tesis presenta un modelo para la organización del movimiento de agarre que mimetiza las interacciones entre distintas áreas del córtex y los ganglios basales durante la planificación y ejecución del movimiento de agarre en condiciones normales y en condiciones de déficit motor parkinsoniano. El modelo genera trayectorias realistas de agarre a través de la computación y actualización continúa de las señales que codifican la diferencia entre los programas motores que se establecen para la realización de la tarea, y el estado actual de los efectores finales del movimiento involucrados en la ejecución de dicha tarea. Las principales hipótesis del modelo son: (1) el control del transporte de la mano y de la apertura de los dedos se lleva a cabo a través de la acción de señales de paso talámicas cuya modulación corre a cargo de los circuitos neuronales de los ganglios basales. Dichas señales permiten la ejecución coordinada de los distintos subobjetivos que componen una tarea de agarre. (2) La disrupción del programa motriz detectado en la enfermedad de Parkinson, se debe a la modificación en la funcionalidad de la red de interneuronas colinérgicas del estriado ante una deflexión de dopamina estriatal. En estas condiciones, dicha red de interneuronas pierde la habilidad para mantener segregada la información procesada en bucles cortico ganglio basles paralelos y como consecuencia se producen acoplamientos entre distintos canales cortico subcorticales que afectan a los patrones cinemáticos prototípicos del movimiento de agarre. (3) La aplicación de este modelo a un sistema en el que los efectores finales de los movimientos son antropomorficamente realistas, implica el desarrollo, a partir de los resultados de experiencias psicofísicas expresamente diseñadas en esta Tesis Doctoral, de un esquema de control biológicamente plausible para la reducción de la dimensionalidad en el problema de la coordinación del gesto de la mano, durante el movimiento de agarre. Este esquema de control es lo que se define en la Tesis como Biblioteca de Gestos.(4) El aprendizaje que permite el establecimiento de los programas motores tras la percepción del objeto se lleva a cabo a través de una novedosa arquitectura neuronal multi red inspirada en la conectividad cortical entre áreas del córtex parietal posterior y córtex promotor que, tras una serie de etapas de aprendizaje, es capaz de generar movimientos de agarre correctos para un conjunto brazo mano robot antropomorfo cuando a éste sistema se le presentan objetos de distinta forma y tamaño, independientemente de su localización u orientación en el espacio. La Tesis presenta numerosos resultados referentes a la simulación de los modelos en distintas situaciones así como resultados relativos a la implantación de dichos modelos sobre una plataforma robótica antropomorfa orientada al agarre de objetos. Dichos resultados sustentan las hipótesis teóricas que fundamentan esta investigación y por otra parte muestran las capacidades de los modelos desarrollados para actuar como controladores de alto nivel en el guiado de tareas de agarre manipuladores robóticos humanoides. KW - Robots KW - Control automático KW - Modelos neuronales KW - Movimiento de agarre KW - Neural networks KW - Robotics KW - Grasp movements KW - Applied sciences KW - Anthropomorphic manipulators KW - Robotic hands LA - spa PB - Javier Molina Vilaplana ER -