[發明專利]基于MIDI解碼的西洋長笛自動演奏機器人及自動演奏方法

有效

• 申請號: 201410449830.2
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104260099A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 樓云江;陳光增;黎意楓;杜娟;黃瑞寧;宋洋鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;G11B20/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 羅志偉

技術領域

本發明涉及自動演奏機器人，尤其涉及一種基于MIDI解碼的西洋長笛自動演奏機器人及自動演奏方法。

背景技術

上海交通大學研制過一種吹奏豎笛的機器人（專利號：CN?02151062，公開號CN?1417005?A）。該吹笛機器人由主控機實施控制，采用空壓機作為動力氣源。主控機通過DI/O和D/A分別與數字式電磁閥和自動調壓閥鏈接，空氣壓壓縮機連接到手動調壓閥，再分別連接數字式電磁閥和自動調壓閥，六組數字式電磁閥分別對應六個安裝再靈巧手上的直動式微型氣缸，自動調壓閥通過減壓裝置、柔性氣囊連接到豎笛。主控機控制自動調壓閥和數字式電磁閥來實現吹奏的口風控制和洞音控制。該機器人優點是實現相對簡單，缺點是需外接氣源且噪音較大，除了手指外沒有設計機器人本體部分，沒有統一的樂曲編碼解碼系統，不能實現靈活的任意長笛曲目選曲演奏。

四川自貢摯誠科技有限公司于2004年研制出的機器人樂隊中包括一個長笛演奏機器人。該機器人外形完全仿人制作，其吹奏氣源采用外部氣源，可模擬人實現吹奏過程中手指和吹奏氣流的協調控制，但內部實現方式并沒有公開。該機器人可以在吹奏過程中改變身體姿態以增加逼真效果，可進行獨奏或參與該機器人樂隊合奏，但是由于沒有一套統一通用的樂曲編碼解碼系統，其備選曲目只有少數幾首，其它曲目需向公司定制，不能實現靈活的任意長笛曲目選曲演奏。

上海電氣集團與自貢摯誠科技有限公司共同申請的發明專利《機器人樂手的吹奏系統》（專利號：200610118657.3，公開號：CN?101192402?A）中，設計了一種機器人樂手吹奏系統。該機器人由嵌入式電腦控制DC24/AC220逆變器、氣泵、氣動伺服閥產生吹奏氣流，并由嵌入式電腦里根據曲目節拍、音階編寫的氣流控制程序控制吹奏氣流。手指結構由一臺步進電機通過鋼絲繩和拉簧與機器人的每個手指相連，由嵌入式電腦控制十臺步進電機來分別控制十指的動作。嵌入式電腦中設有備選曲目，觀眾可以現場通過觸摸屏點曲讓機器人獨奏或合奏。其優點是外形仿人且逼真，實現了自帶氣源，可由觀眾從備選曲目中選曲演奏。缺點是沒有一套統一通用的樂曲編碼解碼系統，只能從備選曲目中選取演奏，不能實現靈活的任意長笛曲目選曲演奏。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種能實現靈活的任意長笛曲目選曲演奏的基于MIDI解碼的西洋長笛自動演奏機器人及自動演奏方法。

本發明提供了一種基于MIDI解碼的西洋長笛自動演奏機器人，包括MIDI解碼系統、機器人控制系統、氣路系統、機械臂、靈巧機械手和仿人本體，其中，所述MIDI解碼系統與所述機器人控制系統連接，所述機器人控制系統分別與所述氣路系統、機械臂、靈巧機械手連接,所述機械臂、靈巧機械手分別設置在所述仿人本體上，所述氣路系統可以設置在所述仿人本體上或仿人本體之外，所述MIDI解碼系統包括MIDI解碼模塊和演奏控制數據格式處理模塊，MIDI解碼模塊解析.mid文件后交由演奏控制數據格式處理模塊進行處理，所述機器人控制系統包括存儲卡和嵌入式電腦，所述嵌入式電腦設有存儲卡，所述演奏控制數據格式處理模塊處理得到的演奏控制數據文件存儲于與所述機器人控制系統的存儲卡中，所述氣路系統包括人工肺和人工唇，所述機械臂為多自由度機械臂，所述靈巧機械手的每個手指具有一個或一個以上的原動件或無原動件，所述仿人本體與所述人工唇有局部相重合，所述機械臂與所述仿人本體有局部相重合，所述機械臂與所述靈巧機械手有局部相重合，所述機械臂與所述靈巧機械手為轉動連接。

作為本發明的進一步改進，所述人工肺包括電機絲桿滑臺、氣缸、儲氣罐、單向閥、溢流閥、二位三通閥、二位五通閥、氣壓傳感器和電氣電磁閥，所述電機絲桿滑臺與所述氣缸連接，所述氣缸分別與所述二位五通閥、二位三通閥連接，所述儲氣罐與所述單向閥連接，所述氣壓傳感器設置所述儲氣罐的出氣管道內，所述氣壓傳感器與所述嵌入式電腦連接，所述電氣電磁閥與所述二位三通閥連接，所述儲氣罐與所述溢流閥連接。