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A closed-loop neurobotic system for fine touch sensing

Bologna, L L und Pinoteau, J und Passot, J-B und Garrido, J A und Vogel, Jörn und Ros Vidal, E und Arleo, A (2013) A closed-loop neurobotic system for fine touch sensing. Journal of Neural Engineering, 10 (4). Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/1741-2560/10/4/046019. ISSN 1741-2560.

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Offizielle URL: http://iopscience.iop.org/1741-2552/10/4/046019

Kurzfassung

Objective. Fine touch sensing relies on peripheral-to-central neurotransmission of somesthetic percepts, as well as on active motion policies shaping tactile exploration. This paper presents a novel neuroengineering framework for robotic applications based on the multistage processing of fine tactile information in the closed action–perception loop. Approach. The integrated system modules focus on (i) neural coding principles of spatiotemporal spiking patterns at the periphery of the somatosensory pathway, (ii) probabilistic decoding mechanisms mediating cortical-like tactile recognition and (iii) decision-making and low-level motor adaptation underlying active touch sensing. We probed the resulting neural architecture through a Braille reading task. Main results. Our results on the peripheral encoding of primary contact features are consistent with experimental data on human slow-adapting type I mechanoreceptors. They also suggest second-order processing by cuneate neurons may resolve perceptual ambiguities, contributing to a fast and highly performing online discrimination of Braille inputs by a downstream probabilistic decoder. The implemented multilevel adaptive control provides robustness to motion inaccuracy, while making the number of finger accelerations covariate with Braille character complexity. The resulting modulation of fingertip kinematics is coherent with that observed in human Braille readers. Significance. This work provides a basis for the design and implementation of modular neuromimetic systems for fine touch discrimination in robotics.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/87246/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A closed-loop neurobotic system for fine touch sensing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bologna, L LUniversity Pierre and Marie Curie ParisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pinoteau, JUniversity Pierre and Marie Curie ParisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Passot, J-BUniversity Pierre and Marie Curie ParisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garrido, J AUniversity of PaviaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vogel, Jörnjoern.vogel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1987-0028NICHT SPEZIFIZIERT
Ros Vidal, EUniversity of GranadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Arleo, AUniversity Pierre and Marie Curie ParisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2013
Erschienen in:Journal of Neural Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.1088/1741-2560/10/4/046019
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:1741-2560
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Computational physics Instrumentation and measurement Medical physics Biological physics
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - On-Orbit Servicing [SY]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Hinterlegt von: Vogel, Jörn
Hinterlegt am:08 Jan 2014 10:06
Letzte Änderung:04 Jul 2023 14:54

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