Система, позволяющая роботам эхолотировать с помощью собственного шума

Роботы, особенно беспилотные, могут издавать много шума. Инженерам пришла в голову идея: почему бы не использовать этот шум для того, чтобы они могли ориентироваться и избегать препятствий с помощью эхолокации (как это делают летучие мыши)? Такая система будет иметь множество преимуществ: например, беспилотник сможет ориентироваться и избегать столкновений без камер, датчиков или ультразвуковых передатчиков... Для простых приложений это позволит значительно сэкономить на потреблении энергии и производственных затратах, или просто оснастить любого автономного робота резервной навигационной системой на случай, если основная выйдет из строя.

Большинство роботов, независимо от того, ходят ли они, ездят или летают, создают набор неприятных механических и контактных шумов, которые инженеры часто пытаются свести к минимуму… Но Йеспер Риндом Дженсен из Ольборгского университета в Дании и его коллеги, вдохновленные предыдущим исследованием, вместо этого предлагают использовать эти шумы для обнаружения препятствий, таких как стены, люди или другие роботы, путем улавливания отраженных ими звуков. Короче говоря, своего рода недорогая эхолокация.

"В предложенном методе используется детектор, который оценивает, находится ли акустический отражатель в пределах близкого расстояния от роботизированной платформы. Это предварительное исследование открывает путь к созданию нового типа системы предотвращения столкновений, которая будет полагаться исключительно на звуковые датчики, а не на обычные датчики приближения", — пишут исследователи в своем исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv.

Роботы часто используют инфракрасные, ультразвуковые или лазерные датчики для обнаружения близлежащих объектов, но использование простых микрофонов позволило бы снизить вес, энергопотребление, сложность и стоимость. Просто измеряя время, необходимое для того, чтобы шум, издаваемый роботом, достиг поверхности и отразился обратно в микрофон, бортовой компьютер может обнаружить препятствия на расстоянии до метра, а возможно, и гораздо дальше, когда исследователи доведут свою технологию до совершенства.

Ранее исследователи уже создали устройство, в котором использовался динамик для передачи звука вокруг себя, чтобы робот на колесах мог ориентироваться, подобно тому, как летучая мышь издает ультразвук при эхолокации. Но недавно в лабораторных экспериментах они доказали, что фоновый шум, создаваемый роботом, может делать то же самое.

Дженсен говорит, что такой подход может снизить стоимость роботов и что многие из них уже имеют встроенный микрофон, который можно использовать для эхолокации. "Это может быть робот, который передвигается по музею и помогает посетителям", — объясняет он. В таком случае на борту уже есть микрофоны для улавливания человеческого голоса, и мы могли бы использовать их для этой цели.

Но, конечно, такой подход может подойти не для всех роботов. "Если вы делаете абсолютно бесшумного робота, то вам придется создавать какой-то шум - либо слышимые звуки, либо ультразвук", — говорит Дженсен. В этом случае система потеряет свое главное преимущество - значительное снижение затрат и расходов на электроэнергию.