Extended Evolutionary Fast Learn-to-Walk Approach for Four-Legged Robots

Robot locomotion is an active research area. In this paper we focus on the locomotion of quadruped robots. An effective walking gait of quadruped robots is mainly concerned with two key aspects, namely speed and stability. The large search space of potential parameter settings for leg joints means that hand tuning is not feasible in general. As a result walking parameters are typically determined using machine learning techniques. A major shortcoming of using machine learning techniques is the significant wear and tear of robots since many parameter combinations need to be evaluated before an optimal solution is found.This paper proposes a direct walking gait learning approach, which is specifically designed to reduce wear and tear of robot motors, joints and other hardware. In essence we provide an effective learning mechanism that leads to a solution in a faster convergence time than previous algorithms. The results demonstrate that the new learning algorithm obtains a faster convergence to the best solutions in a short run. This approach is significant in obtaining faster walking gaits which will be useful for a wide range of applications where speed and stability are important. Future work will extend our methods so that the faster convergence algorithm can be applied to a two legged humanoid and lead to less wear and tear whilst still developing a fast and stable gait.     

冷环境、运动与限食通过ghrelin/Goat/GHS-R系统调节能量平衡的研究进展

胃饥饿素(ghrelin)是一种促循环生长激素(GH)释放和诱导食欲的脑肠肽,在被生长素释放肽O-酰基转移酶(Goat)酰基化后,与生长激素促分泌素受体(GHS-R)结合发挥多种生理作用,如作用于下丘脑弓状核发挥中枢促食欲作用,而外周的ghrelin则促进糖异生和脂肪沉积。在机体的能量代谢过程中,ghrelin/Goat/GHS-R系统对能量平衡发挥着重要的调节作用。研究发现,冷环境、运动和限食均能通过该系统调控能量代谢,但目前国内尚未见相关综述报道。本文梳理国内外相关研究报道,在综述ghrein、Goat和GHS-R对调节能量平衡作用的基础上,介绍冷环境、运动和限食对ghrelin/Goat/GHS-R系统的影响,并提出其介导能量平衡的可能机制,为在冷环境与限食条件下运动防治肥胖提供理论依据。     

运动预适应降低肥胖人群运动心血管事件风险

肥胖是诱导心血管疾病的独立危险因素。流行病学研究表明,肥胖诱导产生炎症因子、影响血流动力学、心肌重构,进而导致心脏病理学变化,损伤心功能。运动对心血管系统的积极效应已被广泛证实,但是,运动造成的急性心血管应激不容忽视。相比于普通人群,肥胖人群的心功能异常、心肌病理性重构、对应激的低耐受致使其在运动过程中更易出现心律不齐,运动心血管事件风险更高。研究表明,前置的运动干预可有效避免肥胖人群此类风险事件的发生。运动预适应(exercise preconditioning, EP)是指通过短期的运动使得心肌耗氧量增加,造成心肌的相对或绝对缺血,诱导心肌产生内源性保护效应,减轻后续长时间运动对心肌造成的持续性缺血损伤。本文综述肥胖所造成的心脏病理生理学异常改变、运动中可能存在的心血管事件风险以及EP改善运动心血管事件风险的作用,总结和分析肥胖人群的EP模式、EP预防肥胖人群运动心血管事件的研究进展,以期为EP应用于肥胖人群提供理论基础。     

发育中小鼠运动皮层锥体神经元电生理特性的变化

目的:研究小鼠生后发育过程中运动皮层锥体神经元电生理特性的变化。方法:选取出生后不同发育阶段的小鼠共计36只,随机分为1、2、3周龄组(1-, 2-, 3-Week)、1、2、3月龄组(1-, 2-, 3-Month)(n=6)。应用全细胞膜片钳及生物胞素细胞内标记技术区分锥体神经元与中间神经元,同时记录各组小鼠脑片运动皮层锥体神经元的被动膜特性、动作电位(AP)及兴奋性突触后电流(sEPSCs)。结果:与中间神经元相比,小鼠运动皮层锥体神经元的AP放电特征表现为规则放电(RS),放电频率较为缓慢。小鼠运动皮层锥体神经元的被动膜特性在出生后发育期间表现为：与1周龄组小鼠相比,2周龄组的静息膜电位(RMP)表现为显著超极化(P<0.01),2周后再无明显改变;1月龄组的膜输入阻抗(R_in)呈现显著下降的趋势(P<0.01),在1月龄后无明显变化;膜电容(Cm)无明显变化。AP在发育早期的变化表现为：与1周龄组小鼠相比,3周龄组AP阈电位绝对值和幅值显著增加(P<0.01),2周龄组AP半波宽显著降低(P<0.05),在此之后无显著变化。sEP...     

大负荷运动诱导大鼠骨骼肌细胞凋亡的作用及线粒体凋亡机制

目的:以丝氨酸蛋白酶Omi为切入点,探究大负荷运动诱导大鼠骨骼肌细胞凋亡的可能机制。方法:126只健康雄性SD大鼠随机分为安静对照组(C),离心运动组(E),单纯阻断组(U),二甲基亚砜(DMSO)组(D),运动阻断组(EU)。除C组外,其余4组随机分为干预后0 h组、12 h组、24 h组、48 h组、72 h组,每组6只。E组与EU组大鼠在跑台上进行坡度为-16°,速度为16 m/min, 90 min的一次性大负荷运动。U组、D组与EU组进行一次性药物干预,给予U组和EU组大鼠腹腔注射1.5μmoL/kg Omi特异性抑制剂Ucf-101,同样给予D组大鼠腹腔注射1.5μmoL/kg的0.5%DMSO,于实验后不同时间点分批取比目鱼肌,检测其Caspase-3,-8,-9,-12的活性以及Omi和X染色体连锁的凋亡抑制蛋白(XIAP)的表达。结果:与C组相比,E组骨骼肌线粒体形态结构发生典型的病理改变,骨骼肌线粒体膜通透性转换孔(MPTP)开放程度明显增加(P<0.01)或(P<0.05),同时骨骼肌Omi、XIAP蛋白表达均明显增加(P<0.01或P<0...     

基于AnyBodyTM技术的人体运动建模方法

人体运动的建模与仿真是当今运动生物力学研究的一个热点.利用数值模型研究人体的运动规律,是人体运动研究的一个重要手段和有效工具.其关键技术在于应用逆向运动学方法求解人体运动,并获取人体运动中各个肌肉力学上技术参数.文中主要探讨基于AnyBodyTM System软件人体运动仿真的建模方法来研究人体运动力学规律,结合The AnyBodyTM system对人体运动具体应用,说明The AnyBodyTM system技术在人体运动仿真领域的优势.     

钉螺和螺卵静水沉降及运动方式的实验研究

本文应用水力学、生物学相结合理论，采用常规空气排水法，比重试验法分别测定钉螺、螺卵的重率；运用物体自由沉降及竹节置螺方法，对钉螺静水沉速及运动方式进行实测；观测。试验结果，获得钉螺、螺卵基本力学性质的几个物理指标值，即：活钉螺，螺卵的平均重率分别为１．８０ｇ／ｃｍ＾３，２．２９ｇ／ｃｍ＾３，钉螺，螺卵静水沉速的平均值范围在２．２２－１３．８９ｃｍ／ｓ之间；并建立计算钉螺，螺卵静水沉速的４个实用公式     

酪氨酸对海拔3700m高原人体运动自由基代谢的影响

目的：探讨酪氨酸对高原人体运动时自由基代谢的影响。方法：对进驻海拔3700m高原半年的30名健康青年,每组10人。在安静时,服药前、服药第不同时间分别进行渐增负荷运动至力竭,测定其血清中超氧化物岐化酶(SOD)、谷胱苷肽过氧化物酶(GSH-Px)和丙二醛(MDA)含量。结果：给予酪氨酸、乙酰哇胺10d即可使SOD、GSH-Px活性增强,MDA降低;乙酰哇胺停药10d药效消失,酪氨酸停药20d药效消失。结论：酪氨酸、乙酰哇胺对高原低氧所致自由基代谢失衡有调节作用,且酪氨酸效果更明显。     

长期游泳运动对大鼠铁状态的影响

目的：观察不同的运动时间对铁状态的影响。方法：大鼠随机分为3、6、12个月的三个游泳运动组和相应安静组;运动期满后观察血液学铁状态指标和器官非血红素铁(NHI)含量和NHI总含量(TNHI)的变化。结果：与安静组相比,三种不同时间长度的运动均诱导一种具有血浆铁浓度降低、血浆转铁蛋白铁饱和度降低而血红蛋白浓度和红细胞比容得到雏持的血液学低铁状态;这种低铁状态伴有肝、脾、心、肾NHI浓度显著降低,但与运动时间无关;肝、脾和肾TNHI变化与其浓度变化方向一致,但心脏没有显著变化;上述器官TNHI随时间增加而增多。结论：尽管运动诱导的低铁状态类似于铁缺乏中期表现,但由于器官NHI重分布和铁贮存并没有进行性降低,因此,长期运动引起的低铁状态可能是机体内铁代谢对运动的适应,不存在所谓“运动性铁缺乏”现象。     

电刺激下丘脑外侧区对大鼠胃缺血-再灌注损伤的影响

采用夹闭大鼠腹腔动脉30min,松开动脉夹血流复灌60min的胃缺血－再灌注损伤(gastric ischemia reperfusion injury,GI-RI)模型,用电和化学刺激,电损毁的方法观察了下丘脑外侧区（lateral hypothalamic area,LHA)对GI－RI的影响,并对其机制进行了初步分析,结果表明：（1）以0．2,0．4,0．6mA的电流强度刺激LHA,GI－RI均显著加重,且有强度－效应依赖关系,LHA内注射L－谷氨酸（L－Glu)后,对LI－RI的效应与电刺激相似,电损毁双侧LHA,GI－RI面积较电刺激组明显减小;（2）损毁双侧背侧迷走复合体（dorsal vagal complex,DVC)或切损毁是LHA,GI－RI面积较电刺激组明显减小;（2）损 侧背侧迷走复合体（dorsal vagal complex,DVC)或切断膈下迷走神经均能取消电刺激LHA加重GI－RI的作用。（3）电刺激LHA使缺血－再灌注（ischemia-reperfusion,I-R)的胃粘膜丙二醛（MDA）含量升高,超氧化物歧化酶（SOD）活性降低;（4）电刺激LHA使I－R的胃液量和总酸排出量增多,而酸度,胃蛋白酶活性和胃壁结合粘液量等无明显改变,结果提示;LHA是对GI－RI具有加重作用的中枢部位,其作用是通过DVC及迷走神经下传的,电刺激LHA加重GI－RI的作用与胃粘膜MDA含量增加,SOD活性降低,胃液量和总酸排出量增加等因素有关,而似与酸度,胃蛋白酶活性,胃壁结合粘液量等因素无关。