[发明专利]一种演奏中阮的机器人及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种演奏中阮的机器人及控制方法。

背景技术

近年来，在具有重大影响的国际展览会或机器人展览会上，机器人的演奏和机器人组成的乐队是相当吸引人的项目。

对于我国的民族乐器中阮，目前国内外还没有这方面的机器人，民族乐器中阮的演奏比较复杂，双手必须准确配合协调动作，本发明的申请人致力于开发一种具有高仿真度，且能实现民族乐器中阮的演奏的机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种演奏中阮的机器人及控制方法，它具有高仿真度，在国内外首次实现了民族弹拨乐器中阮的机器人演奏。

实现上述目的的技术方案是：

本发明之一的一种演奏中阮的机器人，该机器人与上位乐队的控制计算机相连以接收乐队的控制，它包括一机器人本体，该机器人本体包括手部、身体运行关节部、脸部、中阮，其中，它包括一主控制嵌入式电脑装置以及分别与该主控制嵌入式电脑装置相连的演奏手法控制伺服系统、身体动作控制伺服系统、脸部表情控制伺服系统以及气源和气压控制系统，其中：

所述的主控制嵌入式电脑装置实现对演奏中阮机器人的数据处理和命令发出，它与上位的乐队的控制计算机进行通信，接受上位乐队的控制计算机的演奏乐曲的信息，发送给上位乐队的控制计算机各种状态的数据；

所述的演奏手法控制伺服系统接受主控制嵌入式电脑装置的各种演奏命令，对机器人的手部进行控制，其中：

机器人手部的左手实现中阮的换把、换弦、按弦的演奏动作，左手的拇指连接在安置于中阮的琴把上的能沿琴把直线移动的步进电机驱动的机构上，接受主控制嵌入式电脑装置的演奏命令，所述的演奏手法控制伺服系统驱动相应步进电机以带动手腕正确移动到相应的琴把和琴弦位置，实现中阮演奏中的换把和换弦动作，左手的其他四指，各均分别安置有一负责手指的换弦动作的微气缸和拉动钢丝绳的一负责手指的按弦动作的微电机；

机器人手部的右手实现中阮的弹弦、拨弦的演奏动作，右手的手臂动作与一相应的步进电机机构相连接以实现准确移动到弹拨弦的相应位置，手腕是由驱动手腕拨动的气缸来完成其快速弹拨，在机器人右手的拇指和食指间安置有位置可进行微调的弹拨胶片，通过控制弹拨胶片的弹拨深度来实现弹拨声音的强弱；

所述的身体动作控制伺服系统接受主控制嵌入式电脑装置的运动命令，通过伺服电机驱动机器人本体的身体运行关节进行动作，实现点头、抬头、弯腰、转身的动作；

所述的脸部表情控制伺服系统接受主控制嵌入式电脑装置的表情命令，通过多个微电机和微气缸驱动和组合驱动机器人本体的脸部，实现模拟机器人脸部的多块肌肉运动，通过启动驱动嘴唇的微气缸，实现嘴唇的开启和闭合；

所述的气源和气压控制系统接受主控制嵌入式电脑装置的乐曲弹拨命令，通过控制一总气泵来控制该总气泵产生的压缩空气，并进行电转气的开关量控制，实现身体动作、脸部表情、演奏手法控制伺服系统中所有的气缸和其他启动元件的动作。

上述的演奏中阮的机器人，其中，还包括一与所述的主控制嵌入式电脑装置相连的数据采集和故障显示装置，它通过主控制嵌入式电脑装置收集各系统的数据，并判断是否正常工作或故障部位，并将此状态进行显示。

本发明之二的一种演奏中阮的机器人的控制方法，该机器人接受上位系统的控制计算机输出的PC控制命令，其中，包括以下步骤：

自检步骤，在开始后，系统进行自检；

复位步骤，对机器人的动作进行复位；

执行命令步骤，接受上位系统的控制计算机输出的PC控制命令，根据命令执行相应的操作，PC控制命令包括应急命令、休眠命令、状态查询命令、报幕命令、准备命令、演奏命令、停止命令，其中：

所述的准备命令为机器人执行准备动作；

所述的状态查询命令为查询当前状态，并通过主控制嵌入式电脑装置进行；

所述的应急命令为演奏应急歌曲；

所述的休眠命令为表演休眠动作；

所述的报幕命令为控制机器人进行报幕动作；

所述的演奏命令为通过主控制嵌入式电脑装置输出控制信号给相应的系统来进行演奏动作；

所述的停止命令为控制机器人动作停止。

上述的演奏中阮的机器人的控制方法，其中，所述的执行命令步骤包括以下步骤：

读入步骤，读入当前动作位置数据；

分解步骤，将机器人的左右手动作进行分解；

计算步骤，计算需要实现的机器人运动速度以及目标位置；

执行步骤，即左右手根据计算得出的运动速度以及目标位置执行相应的组合动作；