{en_GB=Feedback control of saccades on a model of a 3D biomimetic robot eye} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A forma como o cérebro controla movimentos é um tema de estudo bastante explorado. No caso específico das sacadas, as trajectórias escolhidas pelo cérebro dentro de uma infinidade de possíveis trajetórias seguem um padrão bem definido, com propriedades dinâmicas não-lineares. Além disso, o facto de que os olhos se movem apenas em dois graus de liberdade dos três possíveis que lhes são concedidos por seis musculos extraoculares, é um factor motivacional para o estudo destes movimentos. O plano onde os olhos se movem é o plano de Listing (PL). Aparentemente, o cérebro conta com um tipo de perturbação distinto que é determinante nestas propriedades das sacadas, que é dependente do sinal (SDN). Um estudo acerca do controlo de sacadas na presença de SDN assumindo a presença de realimentação é apresentado nesta dissertação. Um modelo de um robot bimimético do olho em 3D previamente desenvolvido é adaptado para incluir um modelo de musculo realista, SDN e realimentação e subsequentemente usado para simulações. Diferentes métodos são testados para obter uma linearização válida do modelo, usada para controlá-lo estocasticamente usando diferentes principios de optimização através de controlo óptimo por realimentação. As propriedades não-lineares são observadas apenas sob influência de SDN - a existência deste tipo de ruído é suficiente para replicar sacadas optimizando apenas precisão e duração. As trajectórias são inteiramente contidas no PL apenas penalizando desvios do PL na posição final, independentemente do tipo de perturbação considerado., en=The way the human brain controls movements is a widely studied subject. Considering the specific case of saccades, the trajectories the brain tends to choose from an infinite number of possible trajectories are highly stereotypical, in which non-linear dynamic properties are observed. Also, the observation that the eyes appear to use only two \ac{DOF} to direct its line of sight, instead of the possible three, provided by six extraocular muscles, was a motivation for studying these movements. The plane in which the eyes move is called \ac{LP}. Here, a study on how saccades are controlled in the presence of \ac{SDN} assuming the existence of internal feedback is presented. Simulations were carried out with a 3D biomimetic robot eye developed previously which was adapted to include a more realistic muscle model, \ac{SDN} and a feedback control loop. Different methods are tested to obtain a valid linear parameterization of the eye model, which is then used to control stochastically the model using different optimization principles forwarded in the literature through optimal feedback control. The non-linear dynamic properties were observed only under \ac{SDN} conditions - the existence of this kind of noise is enough to replicate saccades optimizing accuracy and duration, disregarding the effort. The trajectories are fully contained in \ac{LP} only if the final position is penalized for deviations from the LP. Finding this was independent of the type of noise used.}

Discussão: dezembro 26, 2019, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

Rui Eduardo Marques Cardoso (ist181710)

ORIENTADOR

Alexandre José Malheiro Bernardino

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado