移動(dòng)機(jī)器人尋聲導(dǎo)航系統(tǒng)的研究.pdf

1、機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)是智能機(jī)器人的重要標(biāo)志之一，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、機(jī)器人與環(huán)境交互的重要手段。在機(jī)器人多信息采集系統(tǒng)中，由于聲音具有可以繞過(guò)障礙物的性質(zhì)，使得聽(tīng)覺(jué)可以與機(jī)器人視覺(jué)、嗅覺(jué)等感官相配合，彌補(bǔ)其它傳感器視場(chǎng)有限且不能穿過(guò)非透光障礙物的局限。而聲源定位技術(shù)正是通過(guò)對(duì)人耳聽(tīng)覺(jué)機(jī)制的模擬，利用聲學(xué)傳感裝置接收聲波，再利用電子裝置將聲信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)聲源位置進(jìn)行探測(cè)、識(shí)別并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位及跟蹤。 本課題通過(guò)對(duì)麥克風(fēng)陣列的設(shè)

2、計(jì)，建立了一種基于仿生學(xué)方法的移動(dòng)機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)模型；然后采用基于聲音到達(dá)時(shí)間差的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)特定聲源方向的測(cè)定。 本文主要研究?jī)?nèi)容如下：1. 建立基于仿生學(xué)的機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)定位模型通過(guò)模擬人耳的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)建立如下聲源定位模型：1)從各種不同頻率的聲音中解析識(shí)別特定的聲音；2) 聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)根據(jù)聲音到達(dá)兩耳的時(shí)間差，判斷出聲源的方向和位置。所以，本課題提出了由傳聲器單元、預(yù)處理單元和定位單元三部分組成的機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)定位模型。其中，傳聲器陣列由

3、三個(gè)麥克風(fēng)陣元構(gòu)成，用于接收聲音；預(yù)處理單元根據(jù)背景聲音強(qiáng)度設(shè)定閾值，通過(guò)放大、比較和整形三個(gè)步驟，將傳聲器單元接收到的大于閾值聲強(qiáng)的聲音信息送到定位單元；定位單元通過(guò)計(jì)數(shù)器，檢測(cè)到聲音到達(dá)各個(gè)麥克風(fēng)的初始時(shí)刻，再根據(jù)麥克風(fēng)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用聲音到達(dá)時(shí)間差（TDOA，Time Delay of Arrival）的原理進(jìn)行定位計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)聲音信息的完整獲取和全向定位。 2. 硬件實(shí)現(xiàn)機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)聲源定位系統(tǒng)平臺(tái)