Koulutussimulaattorin realistiset laitteisto- ja ympäristöäänet työturvallisuuden parantamiseksi REMES

Tiivistelmä

Työkoneen koulutussimulaattori pyrkii tuottamaan todentuntuisen kokemuksen, mikä vaatii realistisen ohjaamon lisäksi uskottavan näkymän ja ääniympäristön.

Tässä hankkeessa tutkitaan simulaattorikoulutuksen kannalta olennaisimpia äänilähteitä. Simulaattorin äänimaailman kehityksen tueksi kerätään dataa äänitysten avulla. Mitatuille signaaleille suoritetaan systemaattinen analyysi, jonka avulla selvitetään jälkikäsittelyyn soveltuvimmat menetelmät kullekin ääniteluokalle. Tämän perusteella toteutetaan simulaattorin äänimaiseman ensimmäinen parannus, jossa äänisignaaleja käsitellään ja toistetaan aaltotaulukkosynteesiä käyttäen.

Äänimaiseman jatkokehityksessä keskitytään turvallisuuskoulutuksen kannalta oleellisimpien koneosien äänien tuottamiseen kehittyneiden äänisynteesimenetelmien avulla. Äänisynteesin jatkokehitys kattaa useiden sovellusalueiden kehityksen, mutta pääpaino on kaivos- ja puunkorjuulaitteissa. Simulaattorin äänimaailmaa parannetaan myös lisäämällä kaiuttimien lukumäärää, jolloin koulutukseen voidaan sisällyttää työympäristön vaaratilanteita, kuten näkökentän ulkopuolelta lähestyvän työkoneen ääni. Parannetun ääniympäristön avulla voidaan kouluttaa laitteistossa tai koneessa ilmeneviä vikatilanteita siten, että työntekijä osaa tunnistaa mahdollisen vaara- tai häiriötilanteen varhaisessa vaiheessa ja osaa toimia tehokkaasti vaaran ja kalustovaurion minimoimiseksi. Tehtyjen parannusten laatua arvioidaan kuuntelukokeiden avulla.

Hankkeen vastuuhenkilö

Vesa Välimäki

Tiedote

Työkonesimulaattoreiden ääniympäristöön parannusta

Mitä kehittyneempi ääniympäristö työkonesimulaattoreissa on, sitä realistisempi on koulutusympäristö, ja jo koulutusvaiheessa työturvallisuus saadaan otetuksi paremmin huomioon.

Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulun signaalinkäsittelyn laitos kehitti käytännönläheisin tuloksin työkonesimulaattoreiden äänimaailmaa tutkimushankkeessa. Työsuojelurahasto tuki tutkimusta.

Modernit simulaattorit ovat visuaalisesti ja ohjaustoiminnoiltaan erittäin kehittyneitä ja todenmukaisia, mutta ääniympäristö on ollut rajoittunut.

Kolmeen työkonesimulaattoriin

Tutkimushankkeen kohteena oli kolme työkonesimulaattoria, joiden nykyisiä ääniä parannettiin ja laajennettiin: harvesteri- ja kuormatraktorisimulaattori, poralaitteistosimulaattori ja autoalustainen  hydraulisen nostolavan simulaattori.

Projektissa käytettiin lineaariennustuskoodausta (LPC, Linear Predictive Coding) useiden erilaisten äänten, kuten hydraulisten äänten ja harvesteriäänten, tuottamiseen

Spektrivähennyksen ja NMF-menetelmän (Non-negative Matrix Factorization) avulla tuotettiin häiriöttömiä kontaktiääninäytteitä kuormatraktorin simulaattoriin ja porausääniä poralaitteiston simulaattoriin.

Lisäksi käytettiin muita menetelmiä, kuten suodatusta, amplitudiverhokäytän irrotusta ja huipun ilmaisua.

Yritysten käyttöön saman tien

Tulokset ovat erittäin käytännönläheisiä ja sopivat yritysten käyttöön saman tien. Yrityksille tuloksia esioteltiinkin hankkeen edetessä ja loppuseminaarissa.

Uusilla menetelmillä voidaan tuottaa äänimateriaalia nykyaikaisiin työkonesimulaattoreihin, eikä niiden ääniohjelmistoa tarvitse muuttaa.

Hankkeessa kehitetyt menetelmät ovat laajasti sovellettavissa interaktiivisiin järjestelmiin, kuten muihin simulaattoreihin ja tietokonepelien ääniin.

Lopputuloksia on tarkoitus esitellä mahdollisimman laajasti sekä Suomessa että maailmanlaajuisesti. Akustiikan alan konferenssit ovat tähän hyvä foorumi. Siksi päädyttiin esittelemään tuloksia vuoden 2015 Akustiikkapäivät-tapahtumassa ja DAFX 2015 -konferenssissa Trondheimissa Norjassa vuoden 2015 lopussa.
 

Toimittaja
Leena Huovila

Aineisto

Ville Mäntyniemi, Rémi Mignot ja Vesa Välimäki. REMES Final Report. The Finnish Work Environment Fund TSR Project no. 113252. Aalto University publication series SCIENCE + TECHNOLOGY 16/2014. ISBN (painettu) 978-952-60-5963-1 ISBN (pdf) 978-952-60-5964-8 ISSN-L 1799-4896 ISSN (painettu) 1799-4896 ISSN (pdf) 1799-490X http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-5964-8 Avaa