[发明专利]智能机器人皮影戏表演的编辑与控制方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种机器人控制方法，具体涉及一种智能机器人皮影戏表演的编辑与控制方法。

背景技术

皮影戏是一种用灯光照射兽皮或纸板做成的人物剪影以表演故事的民间戏剧，用于表演的皮影人的四肢和头部是分别雕成的，用绳线联缀而成，在透光的幕布上由竹棍操纵进行表演。但这种极富中国乡土特色的传统民间艺术正面临着失传的窘境，技艺纯熟的表演者越来越少，只能通过摄录影像资料进行流传。皮影戏这种形式的傀儡艺术是可以通过机械装置进行操控的，代替真人演绎，也能进行现场表演，但简单的机械操控只能呆板地拉拽线、绳，表现动作单一，缺乏感染力，失去了皮影戏本该有的灵动性和精彩度。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种灵活度和操控性更好、并能对表演流程即动作进行实时编辑的智能机器人皮影戏表演的编辑与控制方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种智能机器人皮影戏表演的编辑与控制方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：使用基于2D图形的动画皮影人物进行动作的预先编排；

步骤二：使用点对点空间映射算法将2D图形人物的运动轨迹转换为皮影机器人的舵机运动数据；

步骤三：按皮影戏表演时播放的音乐的节奏来排放和调整由步骤二生成的舵机运动数据，同时编辑移动控制模块的控制数据；

步骤四：使用BPM探测算法和自耦合算法对步骤三所排放的数据进行进一步调整和优化；

步骤五：如果选择普通播放模式，则将步骤四最终生成的一系列数据发送给皮影机器人控制模块，并同时播放皮影戏的音乐和背景动画；否则，转向步骤六，进入即兴表演模式；

步骤六：对外界的声音使用语音识别算法和BPM探测算法进行识别，根据识别的结果来播放不同的皮影动作。

步骤一和步骤二中的舵机运动数据由动作编辑器取得，通过对虚拟动画皮影的动作调整，配合动作记录时间轴的标记，将一个或一组动作录制为动作数据库的一个子集，并为其标注该动作的类型以及相关属性。

所述的动作编辑器与皮影机器人的舵机驱动相关联，在进行动作编辑的同时，皮影动画影响所对应的皮影机器人会进行实时的动作映射。

所述的动作编辑器设置有皮影机器人移动控制模块的驱动接口，在进行动作编辑的同时访问移动控制模块，驱动皮影机器人所设置的履带式底盘，进而控制皮影机器人在戏台轨道上的位移。

步骤三中的皮影戏表演排放和调整由剧本编辑器完成，剧本编辑器将舵机运动数据集合打包成剧本数据，进行自上而下的模型翻译，即从剧本层逐步翻译为动作集合、机械臂动作集合、舵机运动集合，然后按照对剧本的编排输出给皮影控制结构以及移动控制模块完成皮影的动作演出。

步骤四中的调整和优化是指，使用BPM探测算法和自耦合算法对步骤三所排放的数据进行播放时间点和时间长度的细微调整，使动作的播放与音乐的节奏点一致，而又不会发生两个动作之间的数据碰撞。

    本发明具有以下优点：

本发明所描述的方法是根据皮影机器人以及表演舞台的机械设施、嵌入式主板以及传感器回传的数据而制作的一套机器人表演皮影戏的编排、录制与表演工具。为了实现上述功能，系统软件提供了动作编辑器与剧本编辑播放器。这其中包含了2D物理引擎、点对点空间映射算法、BPM探测算法以及动作自耦合算法，用于提高动作和剧本的编辑效率和表演效果。同时为了增加表演的娱乐性和趣味性，除了提供了普通剧本表演模式外，还设计了一种智能即兴表演模式。利用投影仪投射电脑动画来作为皮影的成影光源，也大大增强了皮影戏表演的感染力。本发明能够让机器人活灵活现地再现皮影戏的同时，增加了现代的娱乐元素，能够更好地宣传和弘扬皮影戏这一传统艺术，真正做到对皮影艺术传承的作用，系统运行稳定，人物控制灵活，响应快，精度高，为保护皮影艺术提供了新的途径。 

附图说明

图1为本发明系统构成图。

图2为皮影机器人控制结构图。

图3为本发明系统流程图。

图4为动作编辑器的流程框图。

图中，1-嵌入式平台主板，2-调试器，3-皮影机器人，4-传感器组，5-移动控制模块，6-数据总线接口，7-机械臂，8-舵机，9-导轨，10-履带式移动底盘。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

一、系统组成：