本发明专利技术涉及一种智能机器人皮影戏表演的编辑与控制方法。皮影戏可通过机械装置进行操控，但表现动作单一，缺乏感染力。本发明专利技术使用基于2D图形的动画皮影人物进行动作的预先编排；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；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；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；进行普通播放和即兴表演。本发明专利技术系统运行稳定，人物控制灵活，响应快，精度高，增加了现代的娱乐元素，真正做到对皮影艺术传承的作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机器人控制方法，具体涉及一种。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术所采用的技术方案是一种，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。本专利技术具有以下优点本专利技术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。本专利技术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I为本专利技术系统构成图。图2为皮影机器人控制结构图。图3为本专利技术系统流程图。图4为动作编辑器的流程框图。图中，I-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。具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。一、系统组成本专利技术所述的一种智能机器人皮影戏表演系统，设置有嵌入式平台主板1，嵌入式平台主板I通过调试器2与皮影机器人3上的运动驱动装置进行数字通信控制，控制皮影机器人3的肢体运动，移动控制模块5采集皮影机器人3上传感器组4的数据，计算后并通过数据总线接口 6反馈到嵌入式平台主板1，控制皮影机器人3在戏台上的位移。其中，嵌入式平台主板I为Intel Atom平台EMB-4650工控板，移动控制模块5的核心为MSP430F149超低功耗单片机，传感器组4为红外光电开关，数据总线接口 6为RS232/ RS-485总线。嵌入式平台主板I通过USB接口与调试器2连接；调试器2与皮影机器人3上运动驱动装置之间通过UART进行数字通信控制；移动控制模块5通过UART与数据总线接口 6连接。根据传统皮影戏的表演方式，系统在皮影机器人3上设计了三个3R串联型机械臂组，每个机械臂组有机械臂7和数字舵机8组成，并配以设置在导轨9上的履带式移动底盘 10。CDS5500数字舵机有控制灵活、响应快、扭矩大、高转速、高精度、总线式连接等优点，能够满足系统要求。系统使用接口丰富的Intel Atom平台中的USB以及RS232/RS485总线接口对皮影机器人3进行数据通信，在Intel Atom Z510 CPU的高效处理能力的支持下，使用 2D物理引擎实现动作编辑功能，配合空间点对点映射算法将虚拟动画皮影与真实皮影的动作进行同步。Z510 CPU主频为I. 1GHz，并且拥有512KB的二级缓存，支持超线程技术，这对于系统在使用BPM探测算法以及动作子耦合算法的时更好地利用CPU的多线程处理能力， 加快计算。为了能让用户在对皮影戏编剧时可以灵活调整剧本的内容，系统软件设计了剧本编辑播放器。在进行剧本编辑的时，用户需要参照剧本背景音乐的节奏、曲调等信息。这些信息由BPM探测算法在对音乐文件加载的同时进行处理。在对音频文件进行处理时，BPM探测算法需要消耗大量系统资源，Intel Atom平台对大容量内存的良好支持保证了在算法最复杂情况下的系统稳定性。此外，Intel Atom平台的IDE外部存储通道为对动作数据库以及已经存储的剧本的快速访问提供了良好的支持。在对剧本进行播放时，系统利用了 Intel Atom平台强大的娱乐处理能力，使用DVI高清图像输出接口将剧本配套的WPF动画输出至投影机，投影机从舞台幕布后方将动画透射至幕布上。同时投影机也作为皮影人物在幕布上的投影光源。系统还利用Intel Atom对音频输入输出的完美支持将皮影戏剧本的背景音乐输出至媒体音箱。在智能即兴模式下，用户可以通过麦克风使用音频输入接口将音频输入给系统，系统通过算法智能匹配出皮影动作并进行播放。系统对皮影机器人3使用星形网络结构进行统一控制。使用板载的USB以及RS232 接口实现对皮影机器人3以及移动控制结构的数据传输与控制。系统对皮影控制结构使用一个USB对应一套控制结构，而对于皮影的移动控制结构则使用modbus总线由一个RS232 接口实现对多达255个下位机的控制。此外，系统使用平台的IDE接口接驳大容量硬盘，大容量硬盘可以为系统提供足够的硬盘空间存放皮影戏的动作数据库以及皮影戏的影音文件。二、流程方法
本专利技术所述的一种，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本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：付少锋，王浩然，刘鑫，朱萌，王美月，张静媛，
申请(专利权)人：付少锋，王浩然，刘鑫，朱萌，
类型：发明
国别省市：
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