[發(fā)明專利]一種演奏揚(yáng)琴的機(jī)器人及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010181107.2
• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN101825896A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫傳倫;陳家祥;陳濤;楊軍;鄭家貴;譚福生
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電氣集團(tuán)股份有限公司;自貢市摯友科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 上海兆豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強(qiáng)

1.一種演奏揚(yáng)琴的機(jī)器人，該機(jī)器人與上位樂隊(duì)的控制計(jì)算機(jī)相連 以接收樂隊(duì)的控制，它包括一機(jī)器人本體，該機(jī)器人本體包括手腕部、身 體運(yùn)行關(guān)節(jié)部、臉部、揚(yáng)琴，其特征在于，它包括一主控制嵌入式電腦裝 置以及分別與該主控制嵌入式電腦裝置相連的手腕擊打控制伺服系統(tǒng)、身 體動(dòng)作控制伺服系統(tǒng)、臉部表情控制伺服系統(tǒng)以及氣源和氣壓控制系統(tǒng)， 其中：

所述的主控制嵌入式電腦裝置實(shí)現(xiàn)對演奏揚(yáng)琴機(jī)器人的數(shù)據(jù)處理和 命令發(fā)出，它與上位樂隊(duì)的控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，接受上位樂隊(duì)的控制計(jì) 算機(jī)的演奏樂曲的信息，發(fā)送給上位樂隊(duì)的控制計(jì)算機(jī)各種狀態(tài)的數(shù)據(jù)；

所述的手腕擊打控制伺服系統(tǒng)接受主控制嵌入式電腦裝置的各種演 奏擊打命令，通過微型氣缸驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體的兩個(gè)手腕部進(jìn)行動(dòng)作以實(shí)現(xiàn) 快速擊打；

所述的身體動(dòng)作控制伺服系統(tǒng)接受主控制嵌入式電腦裝置的運(yùn)動(dòng)命 令，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體的身體運(yùn)行關(guān)節(jié)進(jìn)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)頭、 抬頭、彎腰、轉(zhuǎn)身的動(dòng)作；

所述的臉部表情控制伺服系統(tǒng)接受主控制嵌入式電腦裝置的表情命 令，通過多個(gè)微電機(jī)或微氣缸或通過其組合來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體的臉部，實(shí) 現(xiàn)模擬機(jī)器人臉部的多塊肌肉運(yùn)動(dòng)，通過啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)嘴唇的微氣缸，實(shí)現(xiàn)嘴 唇的開啟和閉合；

所述的氣源和氣壓控制系統(tǒng)接受主控制嵌入式電腦裝置的樂曲打擊 命令，通過控制一總氣泵來控制該總氣泵產(chǎn)生的壓縮空氣，并進(jìn)行電轉(zhuǎn)氣 的開關(guān)量控制，實(shí)現(xiàn)身體動(dòng)作、臉部表情、手腕擊打部分中所有的氣缸和 其他啟動(dòng)元件的動(dòng)作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的演奏揚(yáng)琴的機(jī)器人，其特征在于，還包括 一與所述的主控制嵌入式電腦裝置相連的數(shù)據(jù)采集和故障顯示裝置，它通 過主控制嵌入式電腦裝置收集各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并判斷是否正常工作或故障 部位，并將此狀態(tài)進(jìn)行顯示。

3.一種演奏揚(yáng)琴的機(jī)器人的控制方法，該機(jī)器人接受上位系統(tǒng)的控 制計(jì)算機(jī)輸出的PC控制命令，其特征在于，包括以下步驟：

自檢步驟，在開始后，系統(tǒng)進(jìn)行自檢；

復(fù)位步驟，對機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行復(fù)位；

執(zhí)行命令步驟，接受上位系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)輸出的PC控制命令，根 據(jù)命令執(zhí)行相應(yīng)的操作，PC控制命令包括應(yīng)急命令、休眠命令、狀態(tài)查詢 命令、報(bào)幕命令、準(zhǔn)備命令、演奏命令、停止命令，其中：

所述的準(zhǔn)備命令為機(jī)器人執(zhí)行準(zhǔn)備動(dòng)作；

所述的狀態(tài)查詢命令為查詢當(dāng)前狀態(tài)，并通過主控制嵌入式電腦裝置 進(jìn)行；

所述的應(yīng)急命令為演奏應(yīng)急歌曲；

所述的休眠命令為表演休眠動(dòng)作；

所述的報(bào)幕命令為控制機(jī)器人進(jìn)行報(bào)幕動(dòng)作；

所述的演奏命令為通過主控制嵌入式電腦裝置輸出控制信號(hào)給相應(yīng) 的系統(tǒng)來進(jìn)行演奏動(dòng)作；

所述的停止命令為控制機(jī)器人動(dòng)作停止。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的演奏揚(yáng)琴的機(jī)器人的控制方法，其特征在 于，所述的執(zhí)行命令步驟包括以下步驟：

讀入步驟，讀入當(dāng)前動(dòng)作位置數(shù)據(jù)；

分解步驟，將機(jī)器人的左右手動(dòng)作進(jìn)行分解；

計(jì)算步驟，計(jì)算需要實(shí)現(xiàn)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度以及目標(biāo)位置；

執(zhí)行步驟，即左右手根據(jù)計(jì)算得出的運(yùn)動(dòng)速度以及目標(biāo)位置執(zhí)行 相應(yīng)的組合動(dòng)作；

判斷是否有停止命令，

若有停止命令，則停止動(dòng)作，然后退出；

若沒有停止命令，則進(jìn)一步判斷是否全部動(dòng)作已經(jīng)完成，

若所有動(dòng)作都已經(jīng)完成，則退出；

若所有動(dòng)作沒有全部完成，則返回讀入步驟。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的演奏揚(yáng)琴的機(jī)器人的控制方法，其特征在 于，在執(zhí)行演奏命令時(shí)，包括以下步驟：

檢查曲目合法性，檢查曲目是否合法，若不合法，則直接發(fā)送結(jié)束數(shù) 據(jù)包，若合法，則讀取曲目長度與起始地址位置；

讀取信息，讀取數(shù)據(jù)流中左右手音符、時(shí)間、力度信息；

輸出節(jié)拍并執(zhí)行敲擊，根據(jù)讀取到的信息，輸出手腕動(dòng)作的節(jié)拍 并執(zhí)行敲擊；

等待，等待敲擊結(jié)束；

檢測，依次檢測演奏揚(yáng)琴的機(jī)器人是否受到保護(hù)、是否收到停止 命令、氣壓是否受到保護(hù)，

若受到保護(hù)，即演奏揚(yáng)琴的機(jī)器人不能再進(jìn)行動(dòng)作，則發(fā)送結(jié)束 數(shù)據(jù)包，若沒有受到保護(hù)，即演奏揚(yáng)琴的機(jī)器人處于無保護(hù)狀態(tài)，則進(jìn) 一步檢測是否收到停止命令；

若收到停止命令，則發(fā)送結(jié)束數(shù)據(jù)包，若沒有收到結(jié)束命令，則 檢測氣壓是否受到保護(hù)；

若檢測到氣壓受到保護(hù)，則發(fā)送結(jié)束數(shù)據(jù)包，若沒有檢測到氣壓 受到保護(hù)，即氣壓正常可正常運(yùn)行，則向下搜索左手音符并計(jì)算位移時(shí) 間，然后再向下搜索右手音符并計(jì)算位移時(shí)間；

插補(bǔ)計(jì)算，插補(bǔ)計(jì)算機(jī)器人的身體與腰的位移量，然后發(fā)送執(zhí)行 數(shù)據(jù)包；

等待預(yù)敲擊，根據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)包，等待預(yù)敲擊；

檢測演奏狀態(tài)，即檢測演奏是否完畢，

若演奏完畢，則發(fā)送結(jié)束數(shù)據(jù)包；

若演奏未完畢，則返回輸出節(jié)拍并執(zhí)行敲擊步驟。