Исследователи из Сеульского национального университета разработали 3D-акустический датчик, способный определять местоположение людей и источников звука с помощью одного микрофона.
Новая технология позволяет роботам ориентироваться по звуку даже в условиях сильного промышленного шума. Это решает одну из ключевых проблем робототехники — точное определение положения объектов в шумной среде. 3DAR (3D Acoustic Ranging) не требует сложных вычислений, достигает высокой точности с помощью одного вращающегося микрофона и специальной метаструктуры, изменяющей фазу звуковых волн.
При создании системы инженеры вдохновлялись природными механизмами эхолокации летучих мышей и дельфинов. Главной задачей стало научить робота «избирательно слушать» — то есть выделять полезные сигналы на фоне шума, улавливая звуки, идущие из конкретных направлений.
Фазовая компенсация на основе метаструктуры регулирует фазу поступающих звуковых волн в зависимости от направления. Это позволяет усиливать сигналы, идущие из нужной точки пространства, и подавлять остальные, обеспечивая точную трехмерную локализацию.
Принцип работы 3DAR. Изображение: Robotics and Computer-Integrated Manufacturing
Система также включает двойной канал акустической связи: слышимые частоты используются для команд от человека, а неслышимые — для общения между роботами. Такое разделение позволяет снизить взаимные помехи и обеспечить параллельную работу двух независимых каналов.
Технологию испытали на реальном производстве. Робопес с 3DAR реагировал на голосовые команды и обнаруживал утечки газа, ориентируясь по характерным шумам.
Акустический подход важен в условиях, где визуальные сенсоры или беспроводная связь неэффективны — при задымлении, высокой температуре, наличии пыли или металлических преград. В таких случаях звук остается надежным средством передачи информации.
Ожидается, что технология будет востребована в системах предотвращения столкновений на заводах, голосовом управлении оборудованием и в поисково-спасательных операциях. Простота конструкции и низкая стоимость по сравнению с аналогами облегчают ее внедрение.
