近日，一个研究团队成功开发出一种基于单个麦克风的新型3D听觉传感器，实现了仅通过声音识别人体位置，并促进人与机器人之间的交互。该技术突破了传统声学传感技术的限制，在嘈杂的工厂环境中也展现出卓越性能。

研究团队由首尔国立大学工程学院机械工程系的Sung-Hoon Ahn教授领导，他们通过声源定位和声学通信技术，成功研制出世界上首个“用耳朵看空间”的3D听觉传感器。该传感器集成了两项核心技术：3D声学感知技术和基于声波的双重通信技术。前者能在嘈杂环境下估算人或物体的3D位置，后者则实现了人与机器人以及机器人之间的全新交互方式。

在工业和灾难救援场景中，声音扮演着至关重要的角色。然而，现有的声学传感技术存在精度限制或需要复杂的设备配置，使得实际工业应用面临挑战。为了解决这些问题，研究团队从蝙蝠和海豚的生物学机制中汲取灵感，设计了一种基于元结构的相位抵消机制，可以人工调整来自不同路径的声波的相位，从而放大来自特定方向的声音。通过将该机制与单个麦克风和旋转装置相结合，团队成功将之前只能通过多传感器系统实现的3D声源追踪功能集成到单个传感器中。

此外，受海豚双频通信原理的启发，研究人员还设计了一种双声道，将可听频率和不可听频率区分开来，以减少干扰，并在机器人之间提供独立的通信路径。这种设计促进了工业环境中更复杂的协作场景。目前，该技术已成功应用于实际的机器人平台，并在工厂和日常环境中进行了现场测试。配备该系统的四足机器人能够通过声音与人类进行互动，并检测到气体泄漏的位置。

Sung-Hoon Ahn教授表示，声音可以穿过狭窄的缝隙被听到，这使其成为一种很有前途的新型交互方式。而论文第一作者Semin Ahn则回顾了研究过程，强调开发仅使用一个旋转麦克风就能精确定位声源的3D传感器，为声学传感技术开辟了新的途径。

展望未来，研究团队计划将3DAR系统增强为更先进的机器人听觉系统，并与基于大型语言模型的认知系统相结合，使机器人能够像人类一样理解声音的含义，并将其应用于人形机器人。

更多信息： Semin Ahn 等人，《利用三维声学测距(3DAR)在可听和不可听频率下实现人机及机器人与机器人之间声音交互》，《机器人与计算机集成制造》(2025 年)