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
- 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.
- Schmickl T. Memetic robots //Nature Machine Intelligence. – 2024. – С. 1-2.
Ссылки
- AI infiltrates the rat world: New robot can interact socially with real lab rats
- BIT-SMuRo/Imitation-Learning
- https://github.com/BIT-SMuRo/Imitation-Learning
По теме