中枢模式发生器（Central Pattern Generator）

运动是动物维系个体生存和种族繁衍的基本功能之一。运动一般可分为三大类:反射运动、随意运动和节律性运动.反射运动是最简单、最基本的运动,它产生的运动有定型的轨迹;随意运动通常是为了达到某种目的而指向一定目标的运动;节律性运动介于这两类运动之间,如呼吸、咀嚼、行走等,这类运动可以随意开始或者停止,一旦开始,就能自动重复进行而不再需要意识的参与.一般而言,产生节律运动活动的神经环路被称为中枢模式发生器(central patterngenerator, CPG)。

CPG是产生动物节律运动行为的生物神经环路，它由一系列神经振荡器组成,是神经振荡器与多重反射回路系统集成在一起组成的一个复杂的分布式神经网络。动物节律运动的指令可由CPG独立产生,由神经—肌肉耦联和运动觉反馈系统产生稳定的运动模式,同时,组成CPG的神经网络结构和突触强度的变化受到包括大脑皮层等高级中枢的调控,使动物的节律运动模式具有更好的适应性和可塑性。

基于CPG的机器人运动控制

动物的众多节律运动，据研究发现都是由脊髓中的一种中枢模式发生器（Central Pattern Generator）来实现的。比如呼气，走路，咀嚼等等，这些运动并不需要多少大脑的指令就可以灵活自如的实现。基于CPG的机器人节律运动也成为科学家研究的热点。人们希望像动物的节律运动那样实现仿生机器人的逼真控制，并具有与环境适应的能力。