基于樹(shù)莓派機(jī)器人的ROS六麥模塊聲源定位系統(tǒng)

曹博宣，寧成林，何銳泓，黃成龍，林宇桐

（南方醫(yī)科大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，廣州 510515）

聲音定位技術(shù)是通過(guò)聲學(xué)傳感裝置接收聲波，再利用電子裝置將聲音信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)聲源進(jìn)行定位的技術(shù)?，F(xiàn)代科技的日漸發(fā)展使聲音定位技術(shù)越來(lái)越受到重視[1]。這項(xiàng)技術(shù)也逐漸走進(jìn)到日常生活當(dāng)中，例如視覺(jué)追蹤，攝像機(jī)式的眼睛可以定位到聲源處；電視會(huì)議中通過(guò)接收發(fā)言者的語(yǔ)音信號(hào)，自動(dòng)使攝像頭對(duì)準(zhǔn)發(fā)言者等[2]。

本文基于聲音探測(cè)的定位原理，制作了利用聲音探測(cè)定位的實(shí)際應(yīng)用裝置。

1 設(shè)計(jì)原理

聲源定位表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是確定聲源方位，二是確定聲源距離，在本應(yīng)用中，先采用TDOA定位方法確定并測(cè)量聲源方位角度，再采用超聲波測(cè)距方法確定聲源距離使樹(shù)莓派機(jī)器人運(yùn)動(dòng)至聲源方位。

1.1 TDOA定位方法

TDOA是一種利用時(shí)間差進(jìn)行定位的方法，通過(guò)測(cè)量聲音信號(hào)到達(dá)監(jiān)測(cè)站的時(shí)間，可以確定聲源的距離。利用聲源到多個(gè)監(jiān)測(cè)站的距離（以監(jiān)測(cè)站為中心，距離為半徑作圓），就能確定聲源的位置。通過(guò)比較聲音信號(hào)到達(dá)多個(gè)監(jiān)測(cè)站的時(shí)間差，就能做出以監(jiān)測(cè)站為焦點(diǎn)、距離差為長(zhǎng)軸的雙曲線，雙曲線的交點(diǎn)就是信號(hào)的位置[3]，如圖1和圖2所示。

圖1 TDOA定位示意圖

圖2 雙曲線交會(huì)定位示意圖

TDOA是基于多站點(diǎn)的定位系統(tǒng)，因此要對(duì)信號(hào)進(jìn)行定位必須有3個(gè)以上的監(jiān)測(cè)站進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。本裝置使用六麥環(huán)形MIC陣列，每個(gè)麥克風(fēng)即是一個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，共有六個(gè)麥克風(fēng)接收聲音信號(hào)。

1.2 TDOA定位算法

設(shè)（x，y）為聲源坐標(biāo)，（xi，yi）為第i個(gè)聲音接收模塊的坐標(biāo)。聲源和接收之間的距離為：

令Riy表示聲源模塊第i個(gè)接收模塊的距離差，則雙曲線定位中聲源（x，y）和接收（xi，yi）有如下關(guān)系：

求解上述非線性方程組要用到Chan算法[4]，該算法是具有解析表達(dá)式解的非遞歸的雙曲線方程組解法，該算法的特點(diǎn)是計(jì)算量小，且不用設(shè)定初值，在視距環(huán)境下及噪聲服從高斯分布的信道環(huán)境下，定位精度高。該算法適合計(jì)算機(jī)運(yùn)算。而且當(dāng)聲音接收模塊為4個(gè)及以上時(shí)，該算法可利用所有TDOA測(cè)量值并取得更好的定位結(jié)果。綜上所述，Chan是一種比較適合本系統(tǒng)的算法[5]。

當(dāng)有4個(gè)聲音接收模塊時(shí)，TDOA測(cè)量值數(shù)目多于未知量數(shù)目，因此，初始非線性方程組應(yīng)首先轉(zhuǎn)換為線性方程組，然后采用加權(quán)最小二乘（WLS）算法得到一個(gè)初始解，再利用第一次得到的移動(dòng)用戶終端估計(jì)位置坐標(biāo)及附自U變量等已知約束條件進(jìn)行第二次WLS估計(jì)，就能得到改進(jìn)的估計(jì)位置[6]，令Za=[ZTp，R]T，則：

誤差向量為ψ=h-Gaz0a。

第一次WLS所得：

第二次WLS所得式：

其中，zρ=[x，y]T

至此可以解出兩組坐標(biāo)值，舍去值為負(fù)的那一組，剩下的即為最終坐標(biāo)值。

上述TDOA算法已寫(xiě)入麥克風(fēng)陣列固件中，當(dāng)麥克風(fēng)陣列被喚醒后可以直接投入使用并識(shí)別聲源。

1.3 超聲測(cè)距

1.3.1 超聲波測(cè)距介紹

超聲波測(cè)距是一種不受物體自身色度和光線因素影響的非接觸檢測(cè)技術(shù)。與其他檢測(cè)儀器相比，它更環(huán)保，更抗熱、潮、粉末、高溫氧化等惡劣環(huán)境，具有維護(hù)少、高環(huán)保、牢靠性高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)[7-9]。

超聲波測(cè)距即將超聲波沿固定角度利用超聲波發(fā)射器進(jìn)行發(fā)射，在發(fā)射初始時(shí)刻同步計(jì)數(shù)器進(jìn)行時(shí)間的記錄。傳播超聲波的途中一旦遇到阻礙，迅速回傳。計(jì)時(shí)也會(huì)在接收器接收超聲波時(shí)終止。通過(guò)測(cè)試時(shí)間再換算出測(cè)試距離[10]。

本裝置使用的HC-SR04超聲波模塊，測(cè)試距離不大于4 m，測(cè)量精度可達(dá)到0.01 cm。

1.3.2 超聲波和激光測(cè)距算法

首先已知超聲波在25℃下的空氣中的傳播速度為340 m/s。

根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離s，即：

測(cè)距模塊就是基于這一原理實(shí)現(xiàn)測(cè)距的，一般稱之為時(shí)間差測(cè)距法。

圖像組件的激光測(cè)距原理與超聲波測(cè)距原理是一樣的。測(cè)距的公式表示為：

式中，C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測(cè)量距離傳播的時(shí)間差。

上述超聲波測(cè)距算法已寫(xiě)入機(jī)器人中，。

2 硬件配置

硬件裝置主要由四大組件組成：定向組件、測(cè)距組件、圖像組件、人形機(jī)器人。定向組件包括六麥環(huán)形MIC陣列，實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量和人形機(jī)器人的定向功能；測(cè)距組件包括HC-SR04超聲波模塊，實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量功能；圖像組件包括N10激光雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人周圍環(huán)境二維圖像的繪制；人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別功能。定向組件、測(cè)距組件和圖像組件分別與人形機(jī)器人實(shí)行電連接。通過(guò)計(jì)算機(jī)終端控制三個(gè)組件，控制過(guò)程由計(jì)算機(jī)語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)主要部件連接示意圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主要部件連接示意圖

2.1 實(shí)驗(yàn)組件

科大訊飛六邊形環(huán)形MIC陣列利用TDOA算法能識(shí)別前方360°的聲音信號(hào)（角度分辨率為1°），具備定向降噪收音功能，可開(kāi)發(fā)語(yǔ)音定位控制功能。將其與機(jī)器人進(jìn)行電連接，通過(guò)在終端編寫(xiě)程序控制該組件，從而在終端輸出角度測(cè)量值，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)音源方位的判斷和聲源角度方位的測(cè)量。麥克風(fēng)陣列實(shí)物圖如圖4所示。

圖4 麥克風(fēng)板的實(shí)物圖

HC-SR04超聲波測(cè)距模塊可提供2～400 cm的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可高達(dá)到3 mm[8]。實(shí)物圖如圖5所示。

圖5 超聲波模塊實(shí)物圖

輪趣科技的N10系列激光雷達(dá)能夠?qū)χ車?60°環(huán)境進(jìn)行二維掃描探測(cè)。雷達(dá)內(nèi)部使用無(wú)線供電和光通信，測(cè)量重頻為4.5 kHz。探測(cè)精度達(dá)到±3 cm，最大量程12 m，適用于機(jī)器人、無(wú)人機(jī)的精確定位和避障的應(yīng)用場(chǎng)合。實(shí)物圖如圖6所示。

圖6 N10激光雷達(dá)實(shí)物圖

TonyPi智能視覺(jué)人形機(jī)器人以樹(shù)莓派4B為主控，采用Python語(yǔ)言和C++編程。搭載高清晰度廣角攝像頭，可后期開(kāi)發(fā)人臉識(shí)別、顏色識(shí)別、視覺(jué)巡線等功能。將其與六麥環(huán)形MIC陣列、超聲波模塊和N10激光雷達(dá)電連接構(gòu)成總體裝置，通過(guò)在終端編寫(xiě)程序控制機(jī)器人，使機(jī)器人在收到聲音信號(hào)后能夠定向運(yùn)動(dòng)至聲源方位，實(shí)現(xiàn)對(duì)聲源的精確定位。同時(shí)需要注意機(jī)器人與控制終端應(yīng)連接相同局域網(wǎng)才能使用該裝置。機(jī)器人實(shí)物圖如圖6所示。

圖7 機(jī)器人實(shí)物圖

2.2 裝置結(jié)構(gòu)

六麥環(huán)形MIC陣列可接收信號(hào)范圍在其所在的三維空間內(nèi)，但是其處于水平狀態(tài)時(shí)探測(cè)效果最好（即MIC陣列所在平面與xoy平面平行）。

超聲波模塊采用回聲測(cè)距，為保證測(cè)距精準(zhǔn)性，其發(fā)射出的超聲波應(yīng)與xoy平面平行，這樣測(cè)得距離為與聲源的水平距離。

N10激光雷達(dá)通過(guò)測(cè)量調(diào)制激光的發(fā)射與返回時(shí)間差來(lái)測(cè)量物體與雷達(dá)的相對(duì)距離，可以得到量程內(nèi)周圍360度環(huán)境的二維平面信息。

最終組裝完成實(shí)物圖如圖8所示。

圖8 實(shí)物裝置圖

3 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

3.1 硬件與設(shè)備環(huán)境準(zhǔn)備

硬件準(zhǔn)備：

手扶機(jī)器人，使其基本站立（機(jī)器人開(kāi)機(jī)前姿勢(shì)為半蹲，各關(guān)節(jié)是松弛的）。然后將機(jī)器人背面底部的樹(shù)莓派擴(kuò)展板開(kāi)關(guān)由“OFF”推動(dòng)到“ON”。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置：

直連模式；操作為開(kāi)啟機(jī)器人，使操作終端連接機(jī)器人產(chǎn)生的“HW”開(kāi)頭的無(wú)線局域網(wǎng)，該局域網(wǎng)沒(méi)有密碼限制，操作終端可以直接連接，操作終端連接的局域網(wǎng)見(jiàn)圖9中紅色方框。

圖9 機(jī)器人產(chǎn)生的無(wú)線局域網(wǎng)

局域網(wǎng)模式；首先，建立記事本文件如圖10所示。

圖10 實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)模式連接需建立的記事本文件

其中hotspot name為個(gè)人局域網(wǎng)名稱，password為局域網(wǎng)密碼。

關(guān)閉該文件，將文件后綴從.txt改為.conf，將此文件復(fù)制到機(jī)器人儲(chǔ)存文件的目錄中，修改后文件與文件目錄如圖11所示。

圖11 修改后的記事本文件與文件目錄

另外開(kāi)啟一個(gè)局域網(wǎng)，使操作終端與機(jī)器人同時(shí)連接于該局域網(wǎng)下，連接成功后可顯示操作終端與機(jī)器人的IP地址，如圖12所示。

圖12 局域網(wǎng)連接成功后設(shè)備參數(shù)

本文中操作采取局域網(wǎng)模式，因能連接外網(wǎng)，工作調(diào)試時(shí)更為方便。

3.2 功能文件準(zhǔn)備

表1 功能文件準(zhǔn)備及文件路徑

3.3 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

為了定位聲源，應(yīng)用程序通過(guò)init.launch文件開(kāi)啟機(jī)器人節(jié)點(diǎn)，通過(guò)終端輸入喚醒詞激活麥克風(fēng)陣列使其調(diào)用voice_control.cpp文件，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音喚醒麥克風(fēng)陣列的功能。并由CMakeLists.txt文件實(shí)現(xiàn)C++并行執(zhí)行python文件的功能，其中python文件包括Chaoshengbo.py（實(shí)現(xiàn)超聲波模塊測(cè)距）、action.py（實(shí)現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)作組）、FaceDetect.py（實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別）。同時(shí)并行開(kāi)啟雷達(dá)節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行l(wèi)sn10.launch（開(kāi)啟雷達(dá)實(shí)現(xiàn)圖像繪制），在終端打開(kāi)RVIZ輸出雷達(dá)點(diǎn)云圖。聲源定位應(yīng)用流程圖如圖13所示。

圖13 聲源定位應(yīng)用程序流程圖

3.4 機(jī)器人聲源定位功能的步驟

開(kāi)啟電腦，打開(kāi)vncviewer軟件，輸入機(jī)器人的IP地址以連接樹(shù)莓派機(jī)器人并進(jìn)入虛擬機(jī)。

打開(kāi)虛擬機(jī)終端，在其中輸入roslaunch xf_mic_asr_offline mic_init.launch指令開(kāi)啟麥克風(fēng)陣列初始化節(jié)點(diǎn)。

初始化節(jié)點(diǎn)后，超聲波測(cè)距模塊和麥克風(fēng)陣列模塊自動(dòng)開(kāi)啟，如圖14所示。

圖14 測(cè)量模塊啟動(dòng)成功

輸入麥克風(fēng)語(yǔ)音陣列喚醒詞來(lái)激活麥克風(fēng)陣列；喚醒詞是麥克風(fēng)陣列錄入的可修改的語(yǔ)音關(guān)鍵詞，用于喚醒激活系統(tǒng)。本文中操作設(shè)置喚醒詞為“羅伯特轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)”。激活麥克風(fēng)陣列后，檢驗(yàn)麥克風(fēng)陣列對(duì)聲源定位的準(zhǔn)確性以及機(jī)器人對(duì)聲源進(jìn)行轉(zhuǎn)向的靈敏度，以機(jī)器人自身面對(duì)方向?yàn)?°基準(zhǔn)給出聲源的角度方位。機(jī)器人轉(zhuǎn)至聲源所在的方位后自動(dòng)執(zhí)行chaoshengbo.py，測(cè)量聲源與機(jī)器人的距離；待機(jī)器人行至聲源時(shí)，運(yùn)行FaceDetect.py文件，實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別功能，并能與聲源做出相應(yīng)的交互，如鞠躬、揮手等動(dòng)作；麥克風(fēng)喚醒激活與測(cè)量數(shù)據(jù)返回，如圖15所示。

圖15 測(cè)量數(shù)據(jù)和人機(jī)互動(dòng)結(jié)果

3.5 繪制圖像功能

打開(kāi)一個(gè)虛擬機(jī)終端，在其中輸入roslaunch lsn10 lsn10.launch指令開(kāi)啟雷達(dá)節(jié)點(diǎn)。

另外打開(kāi)一個(gè)虛擬機(jī)終端，在其中輸入rviz指令，如圖16所示。

圖16 使用rviz指令繪制二維圖像

輸入rviz指令后，雷達(dá)星云圖自動(dòng)打開(kāi)。為了在雷達(dá)星云圖上更好地體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，測(cè)試過(guò)程中設(shè)計(jì)了2個(gè)實(shí)際場(chǎng)景，機(jī)器人實(shí)物圖與雷達(dá)星云圖對(duì)照如圖17、圖18以及圖19、圖20所示。

圖17 機(jī)器人實(shí)物場(chǎng)景1

圖18 雷達(dá)星云圖1

圖19 機(jī)器人實(shí)物場(chǎng)景2

圖20 雷達(dá)星云圖2

4 數(shù)據(jù)測(cè)量與分析

4.1 測(cè)量說(shuō)明

數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中，將實(shí)驗(yàn)者視作聲源，實(shí)驗(yàn)者說(shuō)出喚醒詞“羅伯特，轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)”啟動(dòng)裝置，機(jī)器人接收到聲音信號(hào)后進(jìn)行語(yǔ)音回復(fù)“讓我看看你在哪”。隨后進(jìn)行角度測(cè)量與距離測(cè)量，在終端輸出測(cè)量結(jié)果；輸出結(jié)果后，機(jī)器人定向運(yùn)動(dòng)至聲源所在方位（即實(shí)驗(yàn)者所在方位），并與聲源做出交互動(dòng)作。測(cè)量演示圖如圖21所示。

圖21 測(cè)量演示圖

4.2 角度測(cè)量

首先，按照前文硬件準(zhǔn)備的操作來(lái)開(kāi)啟機(jī)器人，實(shí)驗(yàn)者說(shuō)出喚醒詞“羅伯特轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)”來(lái)開(kāi)啟麥克風(fēng)。

開(kāi)機(jī)成功后，固定機(jī)器人，使其面對(duì)方向作為基準(zhǔn) 0°。

設(shè)備調(diào)試完畢后，實(shí)驗(yàn)者站在一定的角度方位說(shuō)出喚醒詞，此角度為角度實(shí)際值θ。機(jī)器人收到指令后向聲源方位轉(zhuǎn)向，以機(jī)器人最終朝向?yàn)榻嵌葴y(cè)量值β。機(jī)器人轉(zhuǎn)向動(dòng)作結(jié)束后啟動(dòng)人臉識(shí)別模式，以自身朝向方位為0°基準(zhǔn)，頭部攝像頭分別向左右兩邊轉(zhuǎn)動(dòng)15°以搜索聲源，檢測(cè)到聲源后做出動(dòng)作與聲源進(jìn)行交互。

角度測(cè)量在三維空間中的重現(xiàn)如圖22所示。

圖22 角度測(cè)量在三維空間中的重現(xiàn)圖

角度測(cè)量數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 測(cè)量角度數(shù)據(jù)

圖22中y軸數(shù)據(jù)為角度測(cè)量值，x軸數(shù)據(jù)為角度實(shí)際值。紅色直線為函數(shù)y=x，藍(lán)色散點(diǎn)為測(cè)量數(shù)據(jù)。

圖23 角度測(cè)量值和角度實(shí)際值的擬合

4.3 距離測(cè)量

首先開(kāi)啟機(jī)器人，實(shí)驗(yàn)者在終端輸入指令來(lái)開(kāi)啟超聲波模塊。開(kāi)機(jī)成功后固定機(jī)器人，以固定后位置作為基準(zhǔn)零點(diǎn)。

設(shè)備調(diào)試完畢后，以機(jī)器人與實(shí)驗(yàn)者間距作為距離實(shí)際值d，實(shí)驗(yàn)者逐漸遠(yuǎn)離機(jī)器人。實(shí)驗(yàn)者在移動(dòng)過(guò)程中距離實(shí)際值d也隨之改變，測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)在終端顯示，用水平尺測(cè)量實(shí)驗(yàn)者和機(jī)器人距離作為實(shí)際值d，終端輸出數(shù)據(jù)為測(cè)量值L。

距離測(cè)量在三維空間中演示如圖24所示。

圖24 三維空間中的距離測(cè)量演示圖

距離測(cè)量數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 測(cè)量距離數(shù)據(jù)

圖25中y軸數(shù)據(jù)為距離測(cè)量值，x軸數(shù)據(jù)為距離實(shí)際值。紅色直線為函數(shù)y=x，藍(lán)色散點(diǎn)為測(cè)量數(shù)據(jù)。

圖25 距離測(cè)量值和距離實(shí)際值的擬合

4.4 誤差分析

（1）角度測(cè)量誤差：

最大誤差≈42.86%，最小誤差≈0%。

這里誤差過(guò)大有兩個(gè)原因：

①數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中偏差定義為“實(shí)際值-測(cè)量值”，誤差定義為“偏差/實(shí)際值”。經(jīng)過(guò)多次測(cè)量得出統(tǒng)計(jì)性結(jié)論，偏差在0°～7°左右。由誤差定義可知，當(dāng)實(shí)際值越小，即使只有1°的偏差，也會(huì)造成較大誤差。

②由于機(jī)器人的單次轉(zhuǎn)動(dòng)具有一定分辨率限制，機(jī)器人對(duì)角度的分辨率最小值為10°（即機(jī)器人單次轉(zhuǎn)動(dòng)最小角度為10°）。由于六麥環(huán)形陣列的麥克風(fēng)平面布局限制，在其指向30°以內(nèi)角度測(cè)量的誤差較大。并且會(huì)因?yàn)榻K端調(diào)整機(jī)器人參數(shù)或不同地面摩擦因數(shù)改變而產(chǎn)生一定的誤差，而機(jī)器人對(duì)于大角度的轉(zhuǎn)動(dòng)不是一次完成的，每次轉(zhuǎn)動(dòng)如若有1°～2°的誤差，累計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)多次后誤差會(huì)導(dǎo)致誤差積累，但與10°內(nèi)角度測(cè)量相比較已有顯著的誤差改善。

為了探究清楚測(cè)量誤差與實(shí)際角度之間的關(guān)系，給出了測(cè)量誤差與測(cè)量角度之間的散點(diǎn)圖（如圖26所示），并在實(shí)際角度30°內(nèi)進(jìn)一步做出數(shù)據(jù)測(cè)量，角度進(jìn)一步測(cè)量數(shù)據(jù)如表4所示。

圖26 測(cè)量誤差和角度實(shí)際值的散點(diǎn)圖

表4 實(shí)際角度30°以內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)多次測(cè)量得出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，30°以內(nèi)的測(cè)量值誤差較大，參考意義不大，因此將測(cè)量數(shù)據(jù)中30°以內(nèi)的數(shù)據(jù)拋除后得到相對(duì)誤差如下：最大誤差≈4.35%，最小誤差≈0%。

雖然相對(duì)誤差仍然較大，但由于機(jī)器人在完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作后，以轉(zhuǎn)向后自身朝向方位為0°基準(zhǔn)，頭部攝像頭分別向左右兩邊轉(zhuǎn)動(dòng)15°搜索聲源。所以仍然可以實(shí)現(xiàn)聲源的精確定位，實(shí)際應(yīng)用中影響收效甚微。

（2）距離測(cè)量誤差：最大誤差≈3.5%，最小誤差≈0%。

該裝置距離檢測(cè)誤差較小，但由于裝置發(fā)射超聲波為直線傳播，所以檢測(cè)聲源需與裝置處于同一平面內(nèi)，這是該裝置的一點(diǎn)局限性。

5 結(jié)論

本裝置以樹(shù)莓派機(jī)器人為搭建平臺(tái)，結(jié)合六麥環(huán)形陣列、超聲波模塊和N10激光雷達(dá)分別實(shí)現(xiàn)方位判斷、距離測(cè)量、繪制圖像功能，測(cè)量數(shù)據(jù)誤差較小。

（1）六麥環(huán)形MIC陣列一般應(yīng)該豎直放置，但豎直放置方法只能識(shí)別機(jī)器人面朝方向180°的聲音方位，無(wú)法識(shí)別身后聲音。而本裝置中將陣列水平放置，使裝置能夠精準(zhǔn)判斷以自身為圓心、半徑4 m、360°以內(nèi)的聲音方位，使得應(yīng)用性增強(qiáng)。

（2）對(duì)樹(shù)莓派機(jī)器人進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)，使其在判斷聲音方位后再進(jìn)行人臉識(shí)別，進(jìn)一步聲源定位，并在定位后做出動(dòng)作和對(duì)話，增強(qiáng)了人機(jī)互動(dòng)效果。

（3）將雷達(dá)與機(jī)器人相結(jié)合，能夠返回以自身為圓心、半徑12 m、360°以內(nèi)的二維空間圖像，可開(kāi)發(fā)地震救援、資源勘探等功能。在實(shí)際應(yīng)用上具有更多可能性。