/elektronik

Robot efterligner firbens retningshørelse

Fynsk udviklingsfirma har udviklet robot, der ligesom et firben nøjagtigt kan skelne, hvorfra en lyd kommer.

Af Eskil Sørensen, søndag 14. mar 2010 kl. 10:07

Den består stort set kun af to mikrofoner, en FPGA-chip og to motorer, der driver henholdvis højre og venstre baghjul. Men resultatet er forbløffende at opleve: Når man fløjter efter den lille robot på tre hjul, drejer den sig efter lyden og vender 'næsen' lige imod én.

Det er firmaet Lizard Technology, der sammen med forskere på Syddansk Universitet har skabt den enkle robot, der hurtigt og nøjagtigt retningsbestemmer lyden. En evne der kan bruges, både hvis man vil have en robot til at bevæge sig hen imod et menneske, der taler, eller angribe fjendtlige tropper i Afghanistan.

Efterligner firbenet

Endnu mere forbløffende er det, at robotten blot efterligner et firbens og en gekkos simple, men alligevel avancerede hørelse, som er afdækket ved Biologisk Institut i SDU i Odense.

»Vores forskning har vist, at et firben er det dyr, som har den stærkeste retningsbestemte hørelse,« siger lektor Jakob Christensen-Dalsgaard, Biologisk Institut.

Det er den opdagelse, som er baggrund for Lizard Technology.

Firbenet har en øregang, som går tværs igennem hovedet. Det vil sige, at lyden vandrer ind gennem hovedet. På hver side af øregangen sidder en trommehinde. Afhængig af lydens retning vil der være en meget lille forsinkelse af lyden fra den ene trommehinde til den anden. Når lyden vandrer gennem øregangen sker der en yderligere forsinkelse, som netop gør, at forskellen bliver målbar.

Trommehinden reagerer på forskellen mellem lyden på ydersiden og lyden på indersiden, og den bliver altså meget retningsfølsom. Firbenets nervesystem skærper retningsinformationen ved at sammenligne input fra de to ører. Det trækker så at sige det ene signal fra det andet, og opnår derved en forståelse af retningen.

Det samme gør Lizards robot, og den bevæger sig i retning af lyden. En simpel algoritme styrer robotten mod den mest stimulerede side.

Robotten bliver ved med at dreje rundt indtil der ikke er nogen forskel mere. Voila: Den har fundet den retning, hvor lyden kommer fra.

»Vi kan bestemme lydens retning med en til to graders præcision, men det er inden vi har optimeret på systemet. Når vi begynder at optimere, vil vi kunne opnå langt større præcision,« siger Danish Shaikh, indisk ph.d. studerende, der arbejder for Lizard Technology og har bygget robotten.

Indtil videre bygger systemet kun på, at motoren ved det baghjul, som er længst væk fra lydkilden kører hurtigere end motoren ved det andet baghjul, og således peger robotten mere og mere præcist på lydkilden.

Udviklingskontrakt

Selv om Lizard Technology foreløbig kun har søgt patenter på sine ideer og kun har demonstreret dem med forholdsvis enkle prototyper, så har virksomheden allerede opnået en udviklingskontrakt.

»Vi er meget tæt på vores første ordre til en meget stor international militærvirksomhed. Vi skal i gang med et såkaldt evalueringsprojekt med dem, hvor de skal afprøve, om de kan bruge vores teknologi i deres produkter,« fortæller Bjarne Jøhnke, som er direktør og medejer af Lizard Technology.

Han har tidligere blandt andet arbejdet som direktør for højttalervirksomheden Jamo.

Militær og sikkerhed

At kunne retningsbestemme lyd har store anvendelsesmuligheder, især inden for sikkerhed og militær. Lizard har blandt andet talt med et stort rederi om at lave et system, som kan opspore pirater på verdenshavene.

En anden anvendelse er beskyttelse af kraftværker eller militære lejre med varslingssystemer. Teknologien vil ikke alene kunne angive retningen en lyd, men også bestemme, hvor langt væk den er.

En tilsvarende retningsbestemmelse af lyd kan også opnås ved at opstille en hel række af mikrofoner.

»Men det kræver meget stor computerkraft. Vores fordel er, at der er tale om en ret simpel konstruktion, som ikke kræver den computerkraft,« siger Jakob Christensen-Dalsgaard.

Der vil også være civile anvendelser. Man kan blandt andet forestille sig, at teknologien kan bruges af personer med dårlig hørelse.

DSP udskiftet med FPGA

Den første prototype var konstrueret med en DSP-chip (Digital Signal Processor), men i anden omgang har Danish Shaikh valgt en FPGA-chip, en Xilinx Spartan III.

»Den er mere fleksibel til opgaven, og den er billigere,« siger han.

Danish Shaikh er allerede i gang med at bygge en ny model af robotten baseret på en mindre printplade.

Folkene bag Lizard Technology har i godt et år arbejdet på at lave brugbare produkter af den retningsbestemte hørelse. De forsøgte først at få støtte til ideen om avancerede 3D lydprodukter hos forskerparken CAT i Roskilde, men fik afslag. I stedet skød Syddansk Innovation penge i selskabet i december 2008, og Lizard har derfor slået sig ned i Forskerparken i Odense.

Lizard Technology arbejder også med en teknologi, som virksomheden kalder Virtual Spatial Sound. Den gør det muligt at placere forskellige lydkilder præcist i rummet for brugeren.

»Det er en form for 3D-lyd. Vi arbejder med algoritmer, så lytteren vil opfatte lyden som kommende fra otte forskelige steder og vil kunne separere de forskellige lydinput,« fortæller Bjarne Jøhnke.

Grundforskning på afveje

Det var langtfra meningen med forskningen ved Biologisk Institut, at der en dag skulle komme et produkt ud af det. Men Jakob Christensen-Dalsgaard talte med professor John Hallam fra Mærsk Instituttet, der specialiserer sig i robotteknologi, og dér opstod tanken om at efterligne firbenets retningsbestemte hørelse.

»Formålet for os har ikke været at lave teknologi. Det har været biologisk grundforskning. Men det viser sig, at afstanden mellem grundforskning og anvendt forskning i nogle tilfælde ikke er så stor,« siger Jakob Christensen-Dalsgaard.



14. mar 2010 kl 11:29

avatar

Morten Lind

Fantastisk

Det samme gør Lizards robot, og den bevæger sig i retning af lyden. En simpel logaritme styrer robotten mod den mest stimulerede side.

Jeg som gik og troede at en logaritme var en logaritme. Jeg vidste slet ikke der fandtes nogle som var simple; eller komplicerede, for den sags skyld. At den så oven i købet kan styre en robot, det er nok det mest overraskende.

Et andet fantastisk forhold som knytter sig til dette indlæg er, hvordan omgivelser og reflektioner modelleres. De spiller jo en helt utrolig stor rolle for at bestemme positionen af en lydkilde.

Et scenarie som man, uden større fantasi, kan forestille sig er, at placere en dræberrobot i et komplekst system af dale i Afghanistan. Det er så formålet med denne dræberrobot, at likvidere nogle ikke-kristne bønder, som f.eks. står ved en dieseldrevet vandingspumpe.

For at dræberrobotten kan finde ud af, hvor lydkildens position er, er det ikke tilstrækkeligt at lokalt kunne identificere retningen lyden kommer fra. Det er mindst lige så vigtigt at kende til frekvensspektret fra lydkilden (i dette tilfælde dieselmotoren) og have en akustisk model af alle omgivelser. Kun da har man, omend tvetydigt, mulighed for at regne sig frem til positionen af lydkilden, og vide hvor man skal sende sine fosformisiler hen.


14. mar 2010 kl 12:35

Jens Christensen

Re: Fantastisk

Mon ikke der menes algoritme? :o)
Fedt at kunne spille anagramkryds i sin netavis ,o)


14. mar 2010 kl 14:31

Sten Basbøll

Hvad m reflektioner?

Så engang et tv program om oprettelse af "lytteposter" i byområder plaget af skyderier, hvor software lagde lydene af skudene opfanget forskellige steder sammen og beregnede hvorfra der blev skudt.

Det kan ellers være svært at stedbestemme oprindelsen.

Bare tænk på hvor mange teorier der har været efter Kennedy mordet.

Som altid kan tingene bruges "ond" og godt. Mon ikke der hurtigt kommer lidt militære penge i posen.

Bortset fra det kan vores hund, med et par flotte kræmmerhuse til ører også hurtigt pejle sig ind på relevant.


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.