箜篌演奏机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种箜篌演奏机器人，包括智能解析系统，用于读取待演奏的电子乐谱，生成箜篌演奏的控制指令；运动控制系统，用于根据所述控制指令，生成底层控制电平信号；结构执行系统，包括具有多个运动自由度的执行机构，用于根据所述底层控制电平信号，执行相应的演奏和舞蹈动作；本实用新型专利技术提供的箜篌演奏机器人能够模拟真人，弹奏箜篌乐器，身体跟随音乐节奏进行上肢的舞蹈，很有舞台感，能够部分减轻人类演员舞台表演的压力，为观众带来全新的艺术表现和交互体验，用现代科技传承古老的中国文化。的中国文化。的中国文化。

【技术实现步骤摘要】
箜篌演奏机器人


[0001]本技术属于人工智能
，具体涉及一种箜篌演奏机器人。

技术介绍

[0002]机器人能够替代人类从事重复的体力劳动，或是那些危险、超出人类极限的工作，已经被普遍应用于工业制造、医疗、国防、应急救援、家庭服务中。近年来，伴随科技与艺术的交叉融合，以及人们对文化消费的增长，表演机器人方兴未艾，出现了诸如舞蹈机器人、无人机编队表演、机器人乐队等形态的机器人。
[0003]目前，已存在弦类乐器的机器人，主要是吉他和贝斯音乐机器人，而且有关弦乐器机器人研究较为完善。从已经公开的文献中可以看到，现有吉他机器人每个弦上对应设置压弦气缸，通过压弦气缸的上下运动击打或按压琴弦，配合按压气流大小和按弦时间长度，产生短音、配合拨弦机构拨弦的长音、以及模拟击打空弦三种演奏音效，操作方便，实现吉他的自动演奏。
[0004]但是现有的弦类乐器机器人只能演奏西洋乐器，并且智能识谱和执行能力有限，以及没有复杂、丰富的肢体动作表现能力。并且没有一套统一通用的乐曲编码解码系统，其备选曲目只有少数几首，其它曲目需向公司定制，不能实现灵活的任意曲目选曲演奏。并且机器人演奏时只是单纯的机械式的演出，没有一种人形机器人演出的状态，更多设计是实现拨弦方式结构的设计，亦不具备智能识谱和执行能力。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种箜篌演奏机器人，以解决现有技术中机器人演奏时动作单调，不具备智能识谱和执行能力的问题。
[0006]为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：一种箜篌演奏机器人，包括：
[0007]智能解析系统，用于读取待演奏的电子乐谱，生成箜篌演奏的控制指令；
[0008]运动控制系统，用于根据所述控制指令，生成底层控制电平信号；
[0009]结构执行系统，包括具有多个运动自由度的执行机构，用于根据所述底层控制电平信号，执行相应的演奏和舞蹈动作。
[0010]进一步的，所述运动控制系统，包括：
[0011]单片机，用于根据智能解析系统生成的控制指令，生成各执行机构所需要的电平信号，以驱动各执行机构执行相应的演奏和舞蹈动作；
[0012]串口控制模块，用于单片机与智能解析系统之间的数据通信；
[0013]舵机控制板，用于控制所述执行机构的舵机运动；
[0014]电磁阀集装组，用于控制所述执行机构的气缸的往复拨弦运动；
[0015]所述串口控制模块、舵机控制板以电磁阀集装组分别与所述单片机连接。
[0016]进一步的，所述运动控制系统，还包括：
[0017]24V电源模块，用于为所述电磁阀集装组提供电能；
[0018]7V电源模块，用于为所述单片机、舵机控制板提供电能。
[0019]进一步的，所述结构执行系统，包括：
[0020]头部执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行头部旋转、侧摆和俯仰三个自由度的机械动作；
[0021]上肢执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行手臂侧摆和前伸两个自由度的机械动作及执行大臂旋转、肘部弯曲、手腕左右摆、手腕上下摆和五根手指弯曲共十个自由度的机械动作；
[0022]腰部和躯干执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行腰部和躯干俯仰和旋转两个自由度的机械动作；
[0023]下肢执行机构，位于所述腰部和躯干执行机构的下方，无主动自由度。
[0024]进一步的，所述头部执行机构，包括：头部、脖子及后背；
[0025]所述头部包括面部及后脑勺，所述头部通过头部舵机座安装在用于提供旋转动力的第一头部舵机上，所述第一头部舵机通过舵机托台安装在所述脖子上，所述第一头部舵机座与脖子可发生相对转动；
[0026]所述舵机托台下设置有双向轴承，用于支持所述头部；所述后背上设有第二头部舵机，通过鱼眼轴承与所述双向轴承相连，用于为所述头部提供侧摆动力；
[0027]肩膀上设有第三头部舵机，通过一蜗杆和一蜗块与所述双向轴承相连，用于为所述头部提供俯仰动力，脖子上安装可相对转动的第三头部舵机座，与第三头部舵机固连；第三头部舵机盘与蜗杆固连，蜗块一方面沿蜗杆做直线运动，一方面与双向轴承发生相对转动。
[0028]进一步的，所述上肢执行机构包括：肩膀及手臂，所述肩膀连接脖子，用于支撑头部；
[0029]所述肩膀上设有第一连接片，用于通过第一旋转中心轴连接第一肩部舵机座和手臂，所述手臂通过所述第一旋转中心轴进行旋转；所述第一肩部舵机座上安装用于提供手臂侧摆的旋转动力的第一肩部舵机；所述第一肩部舵机通过第一蜗杆和第一蜗块与所述第一旋转中心轴相连，所述第一肩部舵机与所述第一蜗杆固连，第一蜗块一方面沿第一蜗杆做直线运动，一方面与所述第一旋转中心轴发生相对转动；
[0030]所述肩膀上还设有第二连接片，用于连接第二肩部舵机座和手臂，所述第二肩部舵机座上安装用于提供手臂前伸动力的第二肩部舵机；所述第二肩部舵机通过第二蜗杆和第二蜗块与所述第二连接片连接，所述第二蜗块一方面沿第二蜗杆做直线运动，另一方面与所述第二连接片发生相对转动。
[0031]进一步的，所述手臂，包括：大臂、肘部、小臂、手腕以及手；
[0032]所述大臂包括上大臂和下大臂，所述上大臂内设有大臂舵机，用于提供旋转动力；所述大臂舵机通过大臂舵机盘连接下大臂，所述下大臂随大臂舵机盘旋转完成旋转动作；
[0033]所述小臂包括上小臂和下小臂，所述下大臂与上小臂通过第二旋转中心轴连接，用于完成肘部屈肘动作；所述上小臂内设有第一小臂舵机，所述第一小臂舵机通过第一小臂舵机盘连接下大臂；所述下大臂通过第三蜗杆和第三蜗块与所述第二旋转中心轴相连，所述第一小臂舵机与第三蜗杆固连，第三蜗块一方面沿第三蜗杆做直线运动，一方面与所述第二旋转中心轴发生相对转动；
[0034]所述上小臂内还设有第二小臂舵机，用于提供旋转动力；所述第二小臂舵机通过第二小臂舵机盘与下小臂连接，所述下小臂随第二小臂舵机盘旋转完成旋转动作；
[0035]所述手腕与下小臂通过双向轴承连接，所述下小臂内设有手腕舵机盘，用于安装手腕舵机，所述手腕舵机用于为手腕提供运动动力；所述下小臂内还设有第一绕线组、第二绕线组、第三绕线组、第四绕线组和集线块，所述第一绕线组一端与手腕右端连接，另一端与手腕舵机盘连接，用于向右拉动手腕；所述第二绕线组一端与手腕左端连接，另一端与手腕舵机盘连接，用于向左拉动手腕；所述第三绕线组一端与手腕上端连接，另一端与手腕舵机盘连接，用于向上拉动手腕；所述第四绕线组一端与手腕下端连接，另一端与手腕舵机盘连接，用于拉动手腕向下；所述集线块用于将第一绕线组、第二绕线组、第三绕线组和第四绕线组的线集中；
[0036]所述手包括手掌和手指，每根手指皆包括：指根、指中和指尖；
[0037]所述指根和指尖均设有两个孔，用于在指根和指尖在手掌的手背一侧通过橡胶皮筋穿过指中连接到手掌，在手掌的手心一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种箜篌演奏机器人，其特征在于，包括：智能解析系统，用于读取待演奏的电子乐谱，生成箜篌演奏的控制指令；运动控制系统，用于根据所述控制指令，生成底层控制电平信号；结构执行系统，包括具有多个运动自由度的执行机构，用于根据所述底层控制电平信号，执行相应的演奏和舞蹈动作。2.根据权利要求1所述的箜篌演奏机器人，其特征在于，所述运动控制系统，包括：单片机，用于根据智能解析系统生成的控制指令，生成各执行机构所需要的电平信号，以驱动各执行机构执行相应的演奏和舞蹈动作；串口控制模块，用于单片机与智能解析系统之间的数据通信；舵机控制板，用于控制所述执行机构的舵机运动；电磁阀集装组，用于控制所述执行机构的气缸的往复拨弦运动；继电器，用于放大控制电平信号；所述串口控制模块、舵机控制板、电磁阀集装组以及继电器分别与所述单片机连接。3.根据权利要求2所述的箜篌演奏机器人，其特征在于，所述运动控制系统，还包括：24V电源模块，用于为所述电磁阀集装组提供电能；7V电源模块，用于为所述单片机、舵机控制板提供电能。4.根据权利要求1所述的箜篌演奏机器人，其特征在于，所述结构执行系统，包括：头部执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行头部旋转、侧摆和俯仰三个自由度的机械动作；上肢执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行手臂侧摆和前伸两个自由度的机械动作及执行大臂旋转、肘部弯曲、手腕左右摆、手腕上下摆和五根手指弯曲共十个自由度的机械动作；腰部和躯干执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行腰部和躯干俯仰和旋转两个自由度的机械动作；下肢执行机构，位于所述腰部和躯干执行机构的下方，无主动自由度。5.根据权利要求4所述的箜篌演奏机器人，其特征在于，所述头部执行机构，包括：头部、脖子及后背；所述头部包括面部及后脑勺，所述头部通过第一头部舵机座安装在用于提供旋转动力的第一头部舵机上，所述第一头部舵机通过舵机托台安装在所述脖子上，所述第一头部舵机座与脖子可发生相对转动；所述舵机托台下设置有双向轴承，用于支持所述头部；所述后背上设有第二头部舵机，通过鱼眼轴承与所述双向轴承相连，用于为所述头部提供侧摆动力；肩膀上设有第三头部舵机，通过一蜗杆和一蜗块与所述双向轴承相连，用于为所述头部提供俯仰动力，脖子上安装可相对转动的第三头部舵机座，与第三头部舵机固连；第三头部舵机盘与蜗杆固连，蜗块一方面沿蜗杆做直线运动，一方面与双向轴承发生相对转动。6.根据权利要求5所述的箜篌演奏机器人，其特征在于，所述上肢执行机构包括：肩膀及手臂，所述肩膀连接脖子，用于支撑头部；所述肩膀上设有第一连接片，用于通过第一旋转中心轴连接第一肩部舵机座和手臂，所述手臂通过所述第一旋转中心轴进行旋转；所述第一肩部舵机座上安装用于提供手臂侧
摆的旋转动力的第一肩部舵机；所述第一肩部舵机通过第一蜗杆和第一蜗块与所述第一旋转中心轴相连，所述第一肩部舵机与所述第一蜗杆固连，第一蜗块一方面沿第一蜗杆做直线运动，一方面与所述第一旋转中心轴发生相对转动；所述肩膀上还设有第二连接片，用于连接第二肩部舵机座和手臂，所述第二肩部舵机座上安装用于提供手臂前伸动力的第二肩部舵机；所述第二肩部舵机通过第二蜗杆和第二蜗块与所述第二连接片连接，所述第二蜗块一方面沿第二蜗杆做直线运动，另一方面与所述第二连接片发生相对转动。7.根据权利要求6所述的箜篌演奏机...

【专利技术属性】
技术研发人员：米海鹏，胡天健，张升化，曾强，谷伟民，
申请(专利权)人：北京木甲天枢文化科技有限公司，
类型：新型
国别省市：