SMuRo — робот-крыса для изучения социального взаимодействия между крысами


Команда китайских и немецких исследователей сконструировали робота SMuRo для изучения социального поведения крыс.

SMuRo (small-sized multi-joint robot — малогабаритный многосуставной робот) представляет собой интересный концепт, реализующий хитроумную механику (биомиметика), программное обеспечение (управление движением) и поведение (обучение имитации) с целью внедрения робота в биологическую систему в качестве общительного партнера, чтобы исследовать социальное взаимодействие между крысами.

Робот не просто имитирует движения крыс, но и адаптирует свою модель поведения в процессе взаимодействия. Встроенная стереокамера позволяет отслеживать объекты и их поведенческие решения (расчетные положения суставов, траектории движения), и имитирует социально значимые позы, что позволяет существенно повысить эффективность взаимодействия.

Основной цикл социального обучения демонстрируется на полностью автономном роботе, свободно взаимодействующего с животным.

Робот успешно способен следить за крысой и отслеживать три основные социально значимые позы: прижимание, набрасывание и социальный контакт носом. SMuRo может активно изменять эмоциональное состояние крысы: он может стимулировать исследовательское поведение крыс и становиться для них более привлекательным.

Отмечено, что внешний вид и механические звуки робота не оказывали на крыс отталкивающего влияния. Однако, влияние его акустических и обонятельных сигналов на социальное взаимодействие с крысами ещё только предстоит изучить.

По своим размерам и скорости передвижения, SMuRo напоминает крысу.  SMuRo имеет колесную конструкцию (вместо задних конечностей), что позволяет ему быстро передвигаться и сохранять равновесие при поднятой верхней части тела (является типичной позой для крыс). Конструкция задней части робота оптимизирована таким образом, чтобы центр масс SMuRo находился в стабильной области во всем доступном пространстве движений, чтобы он гарантированно не опрокидывался при выполнении сложных поз. Для управления исполнительными механизмами в SMuRo используется специальный модуль на микроконтроллере STM32. SMuRo оснащен стереокамерой и специальной беспроводной системой передачи изображения, которая передаёт видеопоток на рабочую станцию (CPU: Intel Xeon Gold 5218; GPU: NVIDIA RTX3090, 128 ГБ RAM), где происходит обработка визуальной  информации.

Для обнаружения объектов (головы, тела и хвоста крысы) используется алгоритм Yolo (для обучения модели было использовано 6000 помеченных вручную изображений). Изображение получается со встроенной бинокулярной камеры робота и поступает на рабочую станцию, где (благодаря ускорению с помощью TensorRT) скорость обнаружения  достигает 182.3 кадра в секунду (со средней точность 0.95).

Вычисления, включающие распознавание и отслеживание крыс в реальном времени, а также генерация поведения, выполняются на рабочей станции с частотой 25 Гц.

Статьи

  1. Jia G. et al. Modulating emotional states of rats through a rat-like robot with learned interaction patterns //Nature Machine Intelligence. – 2024. – С. 1-14.
  2. Schmickl T. Memetic robots //Nature Machine Intelligence. – 2024. – С. 1-2.

Ссылки

По теме


Добавить комментарий

Arduino

Что такое Arduino?
Зачем мне Arduino?
Начало работы с Arduino
Для начинающих ардуинщиков
Радиодетали (точка входа для начинающих ардуинщиков)
Первые шаги с Arduino

Разделы

  1. Преимуществ нет, за исключением читабельности: тип bool обычно имеет размер 1 байт, как и uint8_t. Думаю, компилятор в обоих случаях…

  2. Добрый день! Я недавно начал изучать программирование под STM32 и ваши уроки просто бесценны! Хотел узнать зачем использовать переменную типа…

3D-печать AI Arduino Bluetooth CraftDuino DIY Google IDE iRobot Kinect LEGO OpenCV Open Source Python Raspberry Pi RoboCraft ROS swarm ИК автоматизация андроид балансировать бионика версия видео военный датчик дрон интерфейс камера кибервесна манипулятор машинное обучение наше нейронная сеть подводный пылесос работа распознавание робот робототехника светодиод сервомашинка собака управление ходить шаг за шагом шаговый двигатель шилд юмор

OpenCV
Робототехника
Будущее за бионическими роботами?
Нейронная сеть - введение