[發(fā)明專利]智能交互式機(jī)器人皮影表演的控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210162552.3
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN103425136A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李大煒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安宣仁電子科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G11B20/00;A63J19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人控制方法，具體涉及一種智能交互式機(jī)器人皮影表演的控制方法。

背景技術(shù)

皮影戲是一種用燈光照射獸皮或紙板做成的人物剪影以表演故事的民間戲劇，用于表演的皮影人的四肢和頭部是分別雕成的，用繩線聯(lián)綴而成，在透光的幕布上由竹棍操縱進(jìn)行表演。但這種極富中國鄉(xiāng)土特色的傳統(tǒng)民間藝術(shù)正面臨著失傳的窘境，技藝純熟的表演者越來越少，只能通過攝錄影像資料進(jìn)行流傳。皮影戲這種形式的傀儡藝術(shù)是可以通過機(jī)械裝置進(jìn)行操控的，代替真人演繹，也能進(jìn)行現(xiàn)場表演，但簡單的機(jī)械操控只能呆板地拉拽線、繩，表現(xiàn)動(dòng)作單一，缺乏感染力，失去了皮影戲本該有的靈動(dòng)性和精彩度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種靈活度和操控性更好、并提供三種娛樂性極強(qiáng)的人和皮影機(jī)器人交互的方式。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明所描述的方法是根據(jù)表演機(jī)器人以及表演舞臺的機(jī)械設(shè)施、主控PC機(jī)以及傳感器回傳的數(shù)據(jù)而制作的一套機(jī)器人表演皮影戲的編輯與表演工具。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，系統(tǒng)軟件提供了動(dòng)作編輯器。動(dòng)作編輯器通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法將坐標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)算轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，同時(shí)為了增加表演的娛樂性和趣味性，提供了舞蹈模式、對話模式和模仿模式三種表演方式。利用投影儀投射電腦動(dòng)畫來渲染表演場景，大大增強(qiáng)了皮影戲表演的感染力。本發(fā)明能夠讓機(jī)器人活靈活現(xiàn)地再現(xiàn)皮影戲的同時(shí)，增加了現(xiàn)代的娛樂元素，能夠更好地宣傳和弘揚(yáng)皮影戲這一傳統(tǒng)藝術(shù)，真正做到對皮影藝術(shù)傳承的作用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，人物控制靈活，響應(yīng)快，精度高，為保護(hù)皮影藝術(shù)提供了新的途徑。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成圖。

圖2為皮影機(jī)器人控制結(jié)構(gòu)圖。

圖3為動(dòng)作編輯器的流程框圖。

圖中，1-主控PC機(jī)，2-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，3-表演機(jī)器人，4-傳感器組，5-傳感器數(shù)據(jù)采集器，6-串行總線，7-投影儀，8-投影燈，9-表演舞臺。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

一、系統(tǒng)組成：

本發(fā)明所述的一種智能交互式機(jī)器人皮影表演的控制方法，設(shè)置有主控PC機(jī)1，主控PC機(jī)1通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器2與表演機(jī)器人3上的控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字通信控制，控制表演機(jī)器人3的肢體運(yùn)動(dòng)，傳感器數(shù)據(jù)采集器5采集表演機(jī)器人3上傳感器組4的數(shù)據(jù)，計(jì)算后并通過串行總線接口6反饋到主控PC機(jī)1，控制表演機(jī)器人3在表演舞臺9上的。其中，主控PC機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)PC機(jī)，處理器為AMD?X4925以上，傳感器數(shù)據(jù)采集器5的核心為AT89S51單片機(jī)，傳感器組4為接觸開關(guān)，串行總線接口6為RS232總線。主控PC機(jī)1通過USB接口與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器2連接；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器2與表演機(jī)器人3上表演結(jié)構(gòu)之間通過UART進(jìn)行數(shù)字通信控制；傳感器數(shù)據(jù)采集器5通過TTL串行總線與數(shù)據(jù)總線接口6連接。

根據(jù)傳統(tǒng)皮影戲的表演方式，系統(tǒng)使用了數(shù)字舵機(jī)作為表演結(jié)構(gòu)。數(shù)字舵機(jī)有控制靈活、響應(yīng)快、扭矩大、高轉(zhuǎn)速、高精度、總線式連接等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)要求。系統(tǒng)使用接口豐富的通用PC機(jī)中的USB以及RS232總線接口對表演機(jī)器人3進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，使用軟件開發(fā)的動(dòng)作編輯器實(shí)現(xiàn)動(dòng)作編輯功能，配合坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法將軟件編輯的動(dòng)作與機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行同步。

為了提高整個(gè)系統(tǒng)的娛樂性和觀賞性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了舞蹈模式、對話模式和模仿模式三種交互方式。舞蹈模式通過對麥克風(fēng)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和能量分析，得出高、中、低三種類型的結(jié)果，而后對應(yīng)結(jié)果去動(dòng)作數(shù)據(jù)庫當(dāng)中匹配最適合當(dāng)前環(huán)境的動(dòng)作。動(dòng)作的類型和前后銜接的內(nèi)容是在使用動(dòng)作編輯器編輯動(dòng)作數(shù)據(jù)庫時(shí)一并由用戶寫入的。在匹配完成后，將數(shù)據(jù)讀取出來，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法把數(shù)據(jù)發(fā)送給表演機(jī)器人3。對話模式是通過麥克風(fēng)收集語音內(nèi)容，收到后使用SpeechSDK進(jìn)行語法和語意解析。而后到數(shù)據(jù)庫中查找該語意對應(yīng)的動(dòng)作和需要應(yīng)答的語意文本內(nèi)容。動(dòng)作對應(yīng)的語意同樣是在動(dòng)作編輯器編輯動(dòng)作數(shù)據(jù)庫時(shí)由用戶寫入的。使用TTS技術(shù)將文本內(nèi)容轉(zhuǎn)換為普通話語音通過音箱朗讀出來；同時(shí)使用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法把運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給表演機(jī)器人3。模仿模式是通過攝像頭捕捉用戶的動(dòng)作，而后對動(dòng)作進(jìn)行識別，提取用戶的左右手和頭部的相對坐標(biāo)值，而后進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后，使用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法把點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，而后發(fā)送給表演機(jī)器人3。在進(jìn)行任何一種模式的表演時(shí)，都會(huì)播放動(dòng)畫輸出給投影儀7，投影儀7把動(dòng)畫投放到幕布上，達(dá)到融情于景的效果。