Aural servo: towards an alternative approach to sound localization for robot motion control
L'asservissement sonore: vers une alternative à la localisation de source pour la commande de robot
Résumé
This thesis concerns the development of a control framework based on auditory perception. In general, in robot audition, the motion control of a robot using the sense of hearing is based on sound source localization approaches. However, sound source localization under realistic conditions is a significant challenge to solve. In indoor environment perturbations caused by noise, reverberation or even the structure of the robot may alter the localization process. When considering dynamic scenes where the robot and/or the sound source might move, the degree of complexity of source localization raises to a higher level. As a result, sound source localization considering binaural setup is not achievable yet in real-world environments. By contrast, we develop in this thesis a sensor-based control approach, aural servo, that does not require to localize sound sources. The robot motion is straightly connected to the auditory perception: a positioning task is performed through a feedback loop where the motion of a robot is governed by the variation of low-level auditory features. Experimental results in various acoustic conditions and robotic platforms confirm the relevance of this approach for real-world environments.
Cette thèse s’intéresse au développement de lois de commande basées sur la perception auditive. Dans le domaine de l'audition robotique, le contrôle du robot à partir d'informations auditives est généralement basé sur des approches de localisation de source sonore. Cependant, la localisation de source en conditions réelles est une tâche complexe à résoudre. En environnement intérieur, les perturbations causées par le bruit, la réverbération ou même la structure du robot peuvent altérer le processus de localisation. Cette tâche de localisation devient encore plus complexe si la source et/ou le robot sont en mouvement. Aujourd'hui, en se restreignant aux systèmes binauraux, la localisation sonore en environnement réel n'est pas encore réalisable de manière robuste.
À l'opposé, nous développons dans cette thèse une commande référencée capteurs, l'asservissement sonore, qui ne nécessite pas de localiser la source. Le mouvement du robot est directement relié à la perception auditive : une tâche de positionnement est réalisée par une boucle de commande, où le mouvement du robot est régi par la variation d'indices sonores de bas niveau. Les résultats expérimentaux dans différentes conditions acoustiques et sur différentes plates-formes robotiques confirment la pertinence de cette approche en conditions réelles.
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