หุ่นยนต์วาดแผนที่ห้องได้เพียงใช้เสียงและ AI

0

หุ่นยนต์ที่ไม่มีความสามารถในการมองเห็นจะสามารถ “มองเห็น” ห้องหนึ่งได้ดีพอที่จะหลบหลีกจากการชนกำแพงได้หรือไม่? นักวิทยาศาสตร์จาก the University of Technology Sydney ได้คิดค้นวิธีการที่ให้หุ่นยนต์ “เห็น” รูปทรงของห้องโดยใช้เพียงระบบเสียงด้วยลำโพงและไมโครโฟน และทักษะการวางแผนเส้นทางในตัวหุ่นยนต์เท่านั้น

ผู้ร่วมงานวิจัยอธิบายว่า “รูปทรงของห้องที่มีทั้งรูปร่างและตำแหน่งของกำแพงหรือมิติของห้องนั้น มีบทบาทสำคัญในการใช้งานหลายด้าน เช่น การเพิ่มความแม่นยำในการรับรู้ที่มาของเสียงภายในอาคาร การผลิตเสียงซ้ำ และการสร้างแผนที่แหล่งเสียงแบบ 3 มิติในระบบหุ่นยนต์อัตโนมัติ ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงพยายามจัดการกับปัญหาเรื่องการวางแผนเส้นทางในหุ่นยนต์ที่ใช้ระบบเสียงปล่อยและบันทึกสัญญาณเสียงเพื่อให้หุ่นเห็นภาพของห้องนั้นๆ”

นักวิจัยชี้ว่า รูปทรงของห้องสามารถกำหนดได้ด้วยเสียงจากการสะท้อน (room impulse response หรือ RIR) ซึ่งถอดออกมาจากสัญญาณเสียงที่บันทึกไว้ โดยอาศัยเวลาที่เสียงสะท้อนกลับมา (time of arrivals หรือ TOAs) หรือเวลาที่เสียงใช้เดินทางจากต้นกำเนิดมายังไมโครโฟน เมื่อรับรู้ TOAs แล้ว ระบบก็จะกำหนดและคำนวณตำแหน่ง

Robot AI sound mapping

แต่การรู้แค่ TOAs นั้นยังไม่เพียงพอเพราะระยะทางยังไม่ได้ถูกติดเลเบลและการสะท้อนนั้นกลับมาอย่างไม่มีสัมพันธ์ใดๆ ทีมวิจัยจึงใช้ไมโครโฟนสี่ตัวรับการสะท้อนซึ่งจะทำให้เกิดจุดตัดระหว่างจุดเป้าหมายในห้องกับไมโครโฟนและเส้นกำแพง หากจุดสะท้อนและต้นกำเนิดเสียงอยู่คนละด้านกับเส้นกำแพง ระบบก็จะมองว่าจุดนั้นเป็นเสียงรบกวนและลบข้อมูลนั้นทิ้ง

ในแต่ละครั้งที่หุ่นยนต์เคลื่อนไปรอบๆ ห้องนั้น ก็จะมีการหยุดอย่างน้อยสามครั้งเพื่อสร้างเส้นกำแพงใหม่ ในการหยุดแต่ละครั้ง ก็จะรายงานตำแหน่งของจุดเป้าหมาย และพอถึงจุดหยุดครั้งที่สาม หุ่นยนต์ก็สามารถยืนยันเส้นกำแพงที่ได้จากการหยุดสองครั้งก่อนหน้านี้ได้ หากเส้นกำแพงไม่สัมพันธ์กัน หุ่นยนต์ก็จะสุ่มย้ายไปตำแหน่งใหม่และเริ่มขั้นตอนใหม่ตั้งแต่ต้น

จากการทดลองพบว่า หุ่นยนต์สามารถวาดแผนที่ห้องได้แม่นยำทุกครั้ง นักวิจัยได้กล่าวว่า อัลกอริธึมนี้สามารถระบุตำแหน่งเส้นกำแพงในห้องได้สำเร็จ ทำให้ทราบมิติของห้องได้แม่นยำอย่างสูง