[發(fā)明專利]智能鋼琴彈奏系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310053909.9
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103135487A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 陳岱;趙之克;馬麒超;謝正明
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G09B15/00;G10G7/00;G10G1/00
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

1.一種智能鋼琴彈奏系統(tǒng)，其特征是：包括執(zhí)行單元和控制單元，所述執(zhí)行單元包括水平導軌和能夠在水平導軌上左右移動的兩只機械手；所述水平導軌有一個底座支架（1），底座支架（1）頂面設有兩根相互平行的水平導桿（2），底座支架（1）下部設有與導桿（2）平行的齒條（10）；所述機械手包括底盤（3），底盤（3）前部由手指支架（13）樞接有7根仿生手指（8），底盤（3）后部設有控制手指（8）完成敲擊動作的舵機（6）；所述舵機（6）由手指連動桿（7）與手指（8）連接；底盤（3）下部設有與導桿（2）滑動配合連接的箱式單元滑塊（17），以及能夠使機械手左右平移的步進電機（15）；所述步進電機（15）的輸出軸上安裝有與齒條（10）嚙合連接的齒輪（16）；所述控制單元包括上位機（11）和下位機（9），所述上位機（11）包括總控平臺、顯示單元、樂譜輸入單元、樂譜識別單元及RS232串行通信接口；所述樂譜輸入單元與樂譜識別單元連接；顯示單元及樂譜識別單元均與總控平臺連接；所述下位機（9）安裝于機械手上，包括STM32嵌入式控制芯片、RS232串行通信接口和定時器脈沖輸出模塊；定時器脈沖輸出模塊分別與STM32嵌入式控制芯片及機械手連接；STM32嵌入式控制芯片由RS232接口與總控平臺連接。

2.根據(jù)權利要求1所述一種智能鋼琴彈奏系統(tǒng)，其特征是：所述手指支架（13）由螺栓固定安裝于底盤（3）的前側，手指（8）為弧形，手指（8）前端向下對準鋼琴（12）鍵盤，手指支架（13）的頂部及手指（8）的后端下部對應設有通孔，一根長軸依次穿過七根手指（8）及手指支架（13），每一根手指（8）均由軸承與長軸旋轉(zhuǎn)連接；手指（8）后部向上延伸，頂端設有能夠穿入手指連動桿（7）的桿孔，手指連動桿（7）的另一端由連接卡子（14）與舵機（6）連接，保證舵機臂與手指連動桿（7）緊密咬合；一個舵機（6）控制一個手指（8）。

3.根據(jù)權利要求2所述一種智能鋼琴彈奏系統(tǒng)，其特征是：手指連動桿（7）采用2mm鋼絲做成。

4.根據(jù)權利要求1或2所述一種智能鋼琴彈奏系統(tǒng)，其特征是：所述舵機（6）固定安裝于舵機支架（5）上，一個舵機支架（5）安裝一個舵機（6），舵機支架（5）安裝在固定于底盤（3）后部的抬升架（4）上，以提高舵機（6）的安裝高度，使舵機臂轉(zhuǎn)動平面與手指（8）頂端處于同一平面。

5.根據(jù)權利要求1所述一種智能鋼琴彈奏系統(tǒng)，其特征是：每只機械手上均安裝有一個下位機（9），所述下位機（9）與該機械手上的步進電機（15）及每個舵機（6）連接。

6.根據(jù)權利要求1所述一種智能鋼琴彈奏系統(tǒng)，其特征是：所述底座支架（1）由5mm鋼板構成。

7.根據(jù)權利要求1所述一種智能鋼琴彈奏系統(tǒng)，其特征是：所述機械手底盤（3）為200mm×170mm×5mm的鋁板。

8.根據(jù)權利要求1所述一種智能鋼琴彈奏系統(tǒng)，其特征是：所述箱式單元滑塊（17）內(nèi)部設有滾珠。

9.根據(jù)權利要求1所述一種智能鋼琴彈奏系統(tǒng)，其特征是：本發(fā)明的工作原理為：普通音樂的音域變化范圍超過14個度，一般難度的樂譜其音域不會發(fā)生大的跳變，相鄰兩個最大跳變不會超過7個度，本發(fā)明設了兩只機械手，每個機械手上有7根手指（8），滿足一個音域內(nèi)每個按鍵對應一根手指（8），手指（8）在彈奏的過程中要不停移動，為了滿足演奏及移動量最小化需求，本發(fā)明采用了滑動窗口算法，即把7根手指（8）看作一個窗口，此窗口的容量是7，首先設定一個閾值將樂譜分為兩部分，閾值的設定是一段樂譜的最小值加7，然后對于小于閾值那一部分樂譜進行統(tǒng)計，一段樂譜中若最大偏差小于7分配一個窗口，同樣對于大于閾值最大偏差小于7的分配另一個窗口，分配好窗口的過程也就是一個機械手移動并分配位置的一個過程，然后按照樂譜值與該段最小值的偏差來分配手指（8）的按下或彈起，若遇到偏差大于7的直行分配窗口的操作。