[发明专利]跟踪音乐节拍跳舞的机器人

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种娱乐机器人，尤其是涉及一种跟踪音乐节拍跳舞的机器人。

【背景技术】

目前世界上很多公司和研究机构对娱乐机器人进行研究和开发，这些机器人主要以与人互动为特点，有的能做出比较怪异的动作、丑陋的表情以逗人开心，但是不能做到实时对音乐波谱进行节拍分析。国内对音乐娱乐机器人的研究很少，市场上偶见一些能够随音乐做动作的产品大部分都是玩具娃娃，这些玩具娃娃大多是预设好动作，在播放音乐的同时执行预设的动作。此类玩具娃娃在初次接触时会比较有趣，多次使用后由于执行的是同样的动作会逐渐感觉枯燥。

为克服上述问题，人们开发出了一种根据存储的音乐文件来跳舞的机器人。然而，这种机器人对音乐输入过于严格，需要按照规定输入某种格式的音乐(如MIDI)，如果音乐文件的格式不符合要求，将无法根据音乐文件来跳舞，给用户带来较大的不便。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种不受限于音乐文件格式的跟踪音乐节拍跳舞的机器人。

一种跟踪音乐节拍跳舞的机器人，包括音乐信号输入装置、模数转换装置、处理装置、控制装置和驱动所述机器人执行舞蹈动作的电机；所述音乐信号输入装置用于输入模拟音频信号；所述模数转换装置与所述音乐信号输入装置相连将所述模拟音频信号转换成数字信号；所述处理装置与所述模数转换装置相连对所述数字信号进行处理获得所述数字信号的节拍信息，所述控制装置根据所述节拍信息控制所述电机驱动所述机器人执行舞蹈动作，所述控制装置包括节拍组合单元，所述节拍组合单元分析所述节拍信息中的节拍序列的特征，对节拍进行组合、弱化或者加强，所述处理装置包括音乐处理单元和节拍跟踪单元，所述音乐处理单元处理所述数字信号使所述数字信号表现出音乐节拍特征，所述节拍跟踪单元跟踪和提取所述节拍特征获得所述数字信号的节拍信息，所述音乐处理单元采用快速傅里叶变换和Mel频率倒谱系数处理所述数字信号，所述节拍跟踪单元采用卡尔曼滤波算法跟踪和提取所述节拍特征，所述控制装置包括动作生成单元，所述动作生成单元用于建立节拍与动作之间的映射。

在优选的实施例中，所述音乐信号输入装置为麦克风或线路输入接口。

在优选的实施例中，还包括连接在所述音乐信号输入装置和模数转换装置之间放大所述模拟音频信号的放大装置。

在优选的实施例中，如果某一个节拍的信号强度不够大，所述节拍组合单元加强该节拍的信号；如果连续节拍之间的时间间隔小于某一特定值，所述节拍组合单元将所述连续节拍组合成一个节拍。

在优选的实施例中，所述动作生成单元采用随机选择的算法。

在优选的实施例中，所述控制装置还包括电机驱动单元，所述电机驱动单元与所述动作生成单元相连根据所述节拍与动作之间的映射驱动所述电机。

上述跟踪音乐节拍跳舞的机器人通过音乐信号输入装置输入模拟音频信号，再根据模拟音频信号中所包含音乐乐谱的节拍信息控制机器人执行舞蹈动作，由于任何格式的音乐文件经播放产生的模拟音频信号都具有适合人耳聆听的特点，使机器人能够跟踪该模拟音频信号中所包含音乐乐谱的音乐节拍跳舞，不会受限于原始音乐文件的编码格式。

【附图说明】

图1为跟踪音乐节拍跳舞的机器人的模块图；

图2为处理装置的模块图；

图3为控制装置的模块图。

【具体实施方式】

本发明一实施方式中跟踪音乐节拍跳舞的机器人，能够实时根据音乐节拍跳出不同舞姿、接收不同格式的音乐输入、感知不同外界声音表现出相应的动作，并具有良好的互动功能。

如图1所示，跟踪音乐节拍跳舞的机器人包括音乐信号输入装置110、音箱120、放大装置130、模数转换装置140、处理装置150、控制装置160和驱动机器人执行舞蹈动作的电机170。

音乐信号输入装置110用于输入模拟音频信号。音乐信号输入装置110可以为麦克风或线路输入接口。麦克风可以安装在机器人的头部，用以接收自然声音的输入，例如通过喇叭播放音乐时，麦克风可以产生相应的模拟音频信号。线路输入接口可以直接连接mp3、mp4播放器或者CD机连接耳机的音频输出端，接收mp3、mp4播放器或者CD机输出的模拟音频信号。

音箱120与音乐信号输入装置110相连，播放音乐信号输入装置110输入的模拟音频信号，特别是在使用线路输入接口时，机器人本身就可以作为播放音乐的音响，使机器人边播放音乐边跳舞。

放大装置130与音乐信号输入装置110相连，用于放大模拟音频信号。