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Robôs podem reconstruir uma sala satisfatoriamente, sem colidir com as paredes? Essa foi a aposta de cientistas da Universidade de Tecnologia de Sydney, publicada em um estudo no servidor Arxiv.org. Empregando um robô com alto-falante e microfone, a máquina usou emissões sonoras para reconstruir a modulação de uma sala autonomamente.
“A geometria da sala, incluindo a localização da parede ou sua dimensão, tem papel crucial em muitas aplicações. Por exemplo, as características geométricas podem melhorar a precisão dos resultados para aplicações como localização de fontes de som internas, reprodução de campo de som e mapeamento de uma fonte de som 3D em sistemas robóticos autônomos”, explicam os co-autores.
Os pesquisadores observam que a forma de uma sala pode ser acusticamente determinada a partir das correspondentes respostas de impulso (RIR), que podem ser extraídas de sinais sonoros gravados. Ao explorar esse fato, eles consideraram o tempo de chegada (TOA) — ou quanto o som leva para ir de uma fonte a um microfone. Segundo eles, se os TOAs são conhecidos, a distância do microfone a um local de destino pode ser calculada.
Por outro lado, conhecer os TOAs não é suficiente, porque as distâncias não são marcadas e os sensores acústicos registram reflexos e ecos arbitrariamente. Para resolver isso, a equipe usou uma matriz de quatro microfones (um deles serviu para verificar as distâncias) e um ponto reflexivo, referente à interseção entre um ponto-alvo na sala, um microfone e uma potencial linha de parede. Se o ponto reflexivo e a fonte sonora real estivessem em lados diferentes de uma linha de parede potencial ou reconstruída, o sistema proposto trataria o ponto-alvo como ruído e descartaria os dados.
Cada vez que o robô percorria a sala, ele fazia pelo menos três paradas para estabelecer novas linhas de parede. Em cada uma das duas primeiras paradas, ele relatava a localização do ponto-alvo e, na última, verificava a linha de parede obtida nas anteriores. Se, por alguma razão, as linhas de parede não combinassem, ele se movia aleatoriamente para um novo local e reiniciava o processo de busca.
E quanto à precisão do experimento? Em uma série de testes realizados em um ambiente de simulação com um gerador RIR, o robô teria sido capaz de encontrar a forma correta de uma sala retangular todas as vezes. Além disso, os pesquisadores dizem que seu algoritmo localizou com sucesso as linhas de parede na sala, o que resultou em dimensões “altamente precisas”.
“O sistema foi capaz de encontrar efetivamente a forma da sala, localizar as linhas da parede e calcular a dimensão com um erro de estimativa menor que 1 cm”, escrevem os cientistas. “Em cerca de 95% dos casos experimentais, o robô teve de executar menos de 100 passos para moldar a sala de forma correta.”
