| 講演名 | 2004/11/20 歩行運動を制御する結合神経振動子系の集積回路化 : 弱反転領域で動作する電流モード結合神経振動子回路(NC企画セッション : ニューロハードウェア) 中田 一紀, 浅井 哲也, 雨宮 好仁, |
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| 抄録(和) | 本研究では,生物における歩行運動の制御機構を模擬する集積回路について提案する.生物の歩行運動は,CPG(Central Pattern Generator)とよばれる中枢神経系によって生成/制御される.近年,このCPGを,自律型歩行ロボットの制御に応用した研究が進展している. しかし,従来の研究の多くはディジタルプロセッサによる逐次処理を行うものであり,実時間処理に伴う計算負荷が大きい.そこで本研究では,並列処理が可能である集積回路によるCPGの実装について提案する.CPGのモデルとして松岡によって提案された神経振動子に若干の修正を加えたものをもとに結合神経振動子系を構成し,それを弱反転領域で動作する電流モードアナログCPG回路として設計した.SPICEによる回路シミュレーションにより, CPG回路が位相同期した発振パターンを生成し,その発振周波数や振幅をバイアス電流を調整することによって広範囲に制御できることを示す. |
| 抄録(英) | We propose an analog integrated circuit that mimics a biological mechanism in locomotion control of animals. Locomotion of animals, such as walking and running, is generated and controlled by, the central nervous system called as the central pattern generator (CPG). Recently, the CPG framework have been utilized to develop locomotion controllers for autonomous walking robots. However, these controllers have mostly been implemented with digital processors that can only process sequentially, and thus the computational load of such controllers are large in real-time execution. Hence, we propose integrated circuit implementation of a GPG controller that allows parallel computation essentially. We constructed a CPG model as coupled neural oscillators based on the neural oscillator model proposed by Matsuoka, and implemented it as an analog current-mode CPG ciurcuit that operates in the subthreshold region. By using SPICE, it is shown that the CPG circuit generates phase-locked oscillations and the amplitude and the frequency of the oscillation can be controlled by tuning bias currents over a wide range. |
| キーワード(和) | アナログCMOS回路 / 弱反転領域動作 / 電流モード回路 / CPG / 結合神経振動子 |
| キーワード(英) | Analog CMOS circuit / Current-mode operation / CPG / Coupled neural oscillators / Locomotion |
| 資料番号 | NLP2004-76,NC2004-92 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NLP |
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| 開催期間 | 2004/11/20(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
| 開催地（英） | |
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| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Nonlinear Problems (NLP) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 歩行運動を制御する結合神経振動子系の集積回路化 : 弱反転領域で動作する電流モード結合神経振動子回路(NC企画セッション : ニューロハードウェア) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Analog CMOS Implementation of Coupled Neural Oscillators for Developing a Robot Locomotion Controller |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | アナログCMOS回路 / Analog CMOS circuit |
| キーワード(2)（和/英） | 弱反転領域動作 / Current-mode operation |
| キーワード(3)（和/英） | 電流モード回路 / CPG |
| キーワード(4)（和/英） | CPG / Coupled neural oscillators |
| キーワード(5)（和/英） | 結合神経振動子 / Locomotion |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 中田 一紀 / Kazuki NAKADA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 北海道大学工学部 電子工学科 Department of Electrical Engineering, Hokkaido University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 浅井 哲也 / Tetsuya ASAI |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 北海道大学工学部 電子工学科 Department of Electrical Engineering, Hokkaido University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 雨宮 好仁 / Yoshihito AMEMIYA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 北海道大学工学部 電子工学科 Department of Electrical Engineering, Hokkaido University |
| 発表年月日 | 2004/11/20 |
| 資料番号 | NLP2004-76,NC2004-92 |
| 巻番号（vol） | vol.104 |
| 号番号（no） | 472 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |