docs(10_Wiki): Topic_Business/General/Graphic/Programming을 Topics/ 하위로 이동
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This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,183 @@
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id: wiki-2026-0508-proprioception
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title: Proprioception
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category: 10_Wiki/Topics
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status: verified
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canonical_id: self
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aliases: [Body Awareness, Kinesthesia, Sixth Sense]
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duplicate_of: none
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source_trust_level: A
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confidence_score: 0.9
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verification_status: applied
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tags: [neuroscience, sensorimotor, robotics, embodied-ai]
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raw_sources: []
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last_reinforced: 2026-05-10
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github_commit: pending
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tech_stack:
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language: Python
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framework: ROS2/MuJoCo
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# Proprioception
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## 매 한 줄
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> **"매 body 의 self-knowledge — joint angle, muscle tension, limb position"**. 1906 Sherrington 이 명명. 매 sixth sense — vision/hearing 없어도 매 finger 의 코 의 touch 가능. 매 2026 robotics + embodied AI 에서 매 proprioceptive observation 의 핵심 input.
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## 매 핵심
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### 매 receptors (생물)
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- **Muscle spindles**: 매 stretch + velocity 감지. Ia/II afferent.
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- **Golgi tendon organs**: 매 muscle force 감지. Ib afferent.
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- **Joint receptors**: 매 angle, end-range.
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- **Cutaneous mechanoreceptors**: 매 skin stretch — proprioception 의 augment.
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- **Vestibular system**: 매 head orientation — 매 proprioception 과 fuse.
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### 매 processing
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- 매 spinal reflex (knee jerk) → cerebellum (timing) → parietal cortex (body schema).
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- 매 sensorimotor integration: 매 efference copy + reafference 의 비교.
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- 매 body schema: 매 dynamic internal model — 매 phantom limb 의 disruption.
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### 매 응용
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1. Robotics — 매 joint encoder + IMU = robot proprioception.
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2. Embodied AI / RL — 매 proprioceptive observation vector.
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3. Rehabilitation — 매 stroke / Parkinson's.
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4. VR / haptics — 매 mismatch 의 motion sickness.
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5. Sports / dance training.
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## 💻 패턴
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### Robot proprioceptive state (MuJoCo)
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```python
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import mujoco
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import numpy as np
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model = mujoco.MjModel.from_xml_path("humanoid.xml")
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data = mujoco.MjData(model)
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def proprio_obs(data):
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return np.concatenate([
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data.qpos[7:], # joint positions (skip root)
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data.qvel[6:], # joint velocities
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data.sensordata, # IMU, touch, force
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])
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```
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### RL with proprioception only (no vision)
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```python
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import gymnasium as gym
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import torch.nn as nn
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# 매 proprioceptive policy — 매 vision 없이 locomotion 가능
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class ProprioPolicy(nn.Module):
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def __init__(self, obs_dim, act_dim):
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super().__init__()
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self.net = nn.Sequential(
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||||
nn.Linear(obs_dim, 256), nn.ELU(),
|
||||
nn.Linear(256, 256), nn.ELU(),
|
||||
nn.Linear(256, act_dim),
|
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)
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||||
def forward(self, obs):
|
||||
return self.net(obs)
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```
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### Sim-to-real proprioception (domain rand)
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```python
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# 매 real robot 의 sensor noise 의 simulate
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def add_proprio_noise(qpos, qvel):
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qpos = qpos + np.random.normal(0, 0.01, qpos.shape) # encoder noise
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qvel = qvel + np.random.normal(0, 0.05, qvel.shape)
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# latency
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||||
return delay_buffer.push_pop(np.concatenate([qpos, qvel]))
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```
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### IMU sensor fusion (Madgwick)
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```python
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import numpy as np
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||||
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class Madgwick:
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||||
def __init__(self, beta=0.1, dt=0.01):
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||||
self.q = np.array([1.0, 0, 0, 0])
|
||||
self.beta = beta; self.dt = dt
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def update(self, gyro, accel):
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# 매 gyro integration + accel correction
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# (매 simplified — 매 full impl 의 quaternion math)
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q = self.q
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||||
qdot = 0.5 * quat_mul(q, np.array([0, *gyro]))
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||||
# accel-based gradient correction omitted for brevity
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||||
self.q = (q + qdot * self.dt)
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||||
self.q /= np.linalg.norm(self.q)
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return self.q
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||||
```
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### Body schema (forward model)
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||||
```python
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class ForwardModel(nn.Module):
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||||
"""예측: q_t, action_t → q_{t+1}, expected_proprio"""
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||||
def __init__(self, q_dim, a_dim):
|
||||
super().__init__()
|
||||
self.net = nn.Sequential(
|
||||
nn.Linear(q_dim + a_dim, 128), nn.ReLU(),
|
||||
nn.Linear(128, q_dim))
|
||||
def forward(self, q, a):
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||||
return q + self.net(torch.cat([q, a], dim=-1))
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||||
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# efference copy: prediction error = surprise signal
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```
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### Wearable proprioception (rehab)
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```python
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# IMU on each segment → joint angle estimate
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def joint_angle(imu_proximal, imu_distal):
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||||
q_p = imu_proximal.quaternion
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||||
q_d = imu_distal.quaternion
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||||
q_rel = quat_mul(quat_conj(q_p), q_d)
|
||||
return quat_to_euler(q_rel)
|
||||
```
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### Embodied AI (humanoid robot, 2026)
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```python
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# 매 Figure / Tesla Optimus / Unitree style
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# 매 proprioception 27-dim + vision 의 multimodal policy
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obs = {
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"proprio": robot.read_proprio(), # 27-dim
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"image": camera.read(), # 224x224x3
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"language": "pick up the red cup",
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}
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action = policy(obs) # diffusion policy or transformer
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```
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## 매 결정 기준
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| 상황 | Approach |
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|---|---|
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| Locomotion RL | **Proprio-only** (fast, robust) |
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| Manipulation | Proprio + vision |
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| Outdoor terrain | Proprio + IMU + vision |
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| Whole-body humanoid | Proprio + vision + language |
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| Rehabilitation feedback | Proprio + EMG |
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**기본값**: Joint encoder + IMU + foot contact = baseline robot proprioception.
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## 🔗 Graph
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- 부모: [[Embodied-AI]]
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- 변형: [[Kinesthesia]]
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## 🤖 LLM 활용
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**언제**: 매 robotics task design, 매 obs space spec, 매 sim-to-real noise model.
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**언제 X**: 매 quantitative neuroscience claim — 매 paper citation 의 필수.
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## ❌ 안티패턴
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- **Sim에서만 perfect proprio**: 매 real 의 noise/latency/drift 가 policy 의 break. 매 domain randomize.
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- **Vision-only locomotion**: 매 occlusion / dark 의 brittle. 매 proprio fallback 필수.
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- **No efference copy**: 매 forward model 의 학습 의 unstable. 매 action 의 condition.
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- **Ignoring foot contact**: 매 binary contact signal 의 매 locomotion policy 의 critical input.
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## 🧪 검증 / 중복
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- Verified (Sherrington 1906, Proske & Gandevia 2012, modern RL robotics literature).
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- 신뢰도 A.
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## 🕓 Changelog
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| 날짜 | 변경 |
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| 2026-05-08 | Phase 1 |
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| 2026-05-10 | Manual cleanup — proprioception biology + robotics application. |
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Reference in New Issue
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