基于机器人听觉的声源定位策略

针对机器人听觉定位,提出了五个传声器组成的阵列作为机器人的耳朵,其中四个传声器组成的平面阵确定声源空间位置,另外一个传声器辅助完成声源位于机器人前后方的判断,并在改进的时延算法上实现声源的空间定位。系统在室内环境下测试,实验结果证明在混响环境下机器人可以实现空间声源定位,该方法具有实时实现的有效性和应用性。

第2 3卷第 4期21 0 0年 4月

传感技术学报C N S OU NA F S N O ND A TU T S HI E E J R L O E S RS A C OR A

V0 . 3 No 4 12 .

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S u d S u c c l a i n S r tg s d o b tHe rn o n o r e Lo ai t ta e y Ba e n Ro o a i g z o

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Absr t tac:A v c o h n ra e vn s r b te r s p o o e o o o u io y l c l a in. S u d s u c i f e mir p o e a r y s r i g a o o a s i r p s d f rr b t a d tr o a i t z o o n o re p sto n s a e i a c l td b h l n r a a ff u c o o e,a ohe c o h n su e sa u i a o i n i p c s c lu ae y t e p a a r y o o rmi rph n s n t rmir p o e i s d a n a x l r i iy

u i t jd etesuc ot r er f h oo, n clai ai db sdo po e m -e yag- nt o u g orei f n a e b t a dl ai t nir le ae ni rvdt edl l h nr o r o t r o z o se z m i a ort m.Th y t m st se n r o e vr n n,a d e p rme tr s lss o t tt e r b ti a b e o o ai ih e s se wa e t d i o m n io me t n x e i n e u t h w ha h o o s c pa l flc l— zn o n o r e i e eb r n p c .Th t o s e ce ta d p a tc le o g o e ltme o e ai n. i g s u d s u c n r v r e a ts a e e meh d i f i n n r cia n u h fr r a—i p r t

i o Ke r:r b th a i g;s u d s u c o aiai n; c o h n ra y wo ds o o e rn o n o r e lc lz to mi r p o e a y;tme dea i— ly EEACC:7 2 20

基于机器人听觉的声源定位策略术吕晓玲，明路张(北工业大学机械工程学院，津 30 3 )河天 0 10

摘要：针对机器人听觉定位，提出了五个传声器组成的阵列作为机器人的耳朵，其中四个传声器组成的平面阵确定声源空间位置，另外一个传声器辅助完成声源位于机器人前后方的判断，并在改进的时延算法上实现声源的空间定位。系统在室内环境下测试，验结果证明在混响环境下机器人可以实现空间声源定位，方法具有实时实现的有效性和应用性。实该

关键词：机器人听觉；声源定位；传声器阵列； 时延中图分类号： P 4 T 2文献标识码： A文章编号：0 4— 6 9 2 1 )4— 5 8— 4 10 1 9 ( 0 0 0 0 1 0

随着各国对国家安全、会治安等公共事业的社

具有很大的局限性，如， u i人提出一种用例 Y kT等 18个传声器组成的阵列进行声源定位的方法， 2

高度重视，以防暴、反恐、消防灭火、险救援等为特排征的危险作业移动机器人的需求日益凸现¨。如 何实现移动机器人对可疑声源的准确判断，特殊在环境中获取目标声源方向为打击武器进行自动瞄准

其传声器数量太多，结构复杂，用在机器人的头部既不实际也没必要；又如， .N k d i K a aa等人提出的一种用两个传声器作为机器人的左右耳的声源定位的方

等工作就显得很重要，于保障人民生命财产安全，对 促进经济社会的和谐发展具有重大现实意义。听觉是人类和机器人识别周围环境的很重要的

法，只有两个传声器组成的线阵不能进行声源的空间定位，能满足实际需要。不

针对上述问题，本文提出了融合五元传声器阵列组成的机器人耳朵和改进时延算法的声源定位略策。

感知能力，管听觉定位精度比视觉定位精度低很尽多，但是听觉有很多其他感官无可比拟的特性。听

觉定位是全向性的，声器阵列可以接受空问中的传任何方向的声

音。机器人依靠听觉可以工作在黑暗环境中或者光线很暗的环境中定位声源，些依靠这视觉是不能实现的。

1机器人系统本文研究对象是多感官履带式移动机器人，多感

官履带式移动机器人由履带式移动机器人本体和四自由度拟人机器人头部系统组合而成。机器人具有立体视觉、听觉及嗅觉感官功能，都集中于头部系统中。且 机器人听觉由 5个传声器组成的阵列构成，中四个其

目前，此类研究大部分限于理论研究或是针对声源定位过程中的部分子问题开展相关的科学研究。现有的传声器阵列与机器人结合的较少，并且

传声器 ( M ) M~布装在机器人拟人头部前面正方形

项目来源：国家高技术研究发展计划( 6 8 3计划 )资助；面向极限环境的拟人多感官头部系统” 20 A 0 Z 2 )“ ( 0 6 A 4 2 1收稿日期：0 9—1 2 20 0— 4修改日期：09~1— 6 20 1 2