[發明專利]一種揚琴演奏機器人

有效

• 申請號: 201610299972.4
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN105729489B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 劉銀;張寧;張偉民;董博
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所42214
• 代理人: 江釗芳

技術領域

本發明涉及一種揚琴演奏機器人，具體地說涉及一種揚琴演奏機器人的機械結構。

背景技術

目前，國內機器人發展十分迅速，鑒于機器人在國民經濟中所發揮的重要作用，十三五規劃已將機器人的發展提升到戰略地位。音樂機器人是音樂與科學交叉領域的應用科學，在國內外已具有一定的影響力，尤其是近年來在歐美及日本等國家發展迅猛。音樂機器人屬于表演類特種機器人，國外對音樂機器人的研究，以鍵盤樂器和弦樂器居多，還沒有涉及對中國傳統樂器—揚琴的自動演奏機器人的相關研究。揚琴作為中國傳統樂器的重要組成部分，揚琴自動演奏機器人的研發對推廣揚琴文化有重要的意義。而國內演奏機器人的開發還處于技術起步階段，很多關鍵性的問題還得不到解決，目前已知的自動演奏機器人只有自貢市誠摯科技公司所設計的揚琴演奏機器人，其以機械臂帶動氣缸運動實現揚琴的演奏，存在演奏穩定性差、敲擊位置準確度差、噪聲大等缺點。因此有必要開發一種新的能穩定、精確地演奏，同時噪聲小的揚琴演奏機器人，尤其是開發一種新的能模擬人手敲擊的揚琴演奏機器人的機械結構。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術的不足，而提供一種揚琴演奏機器人，即一種可以結合揚琴藝術表演形式，模擬人手敲擊，噪聲小的，能自行穩定、精確地演奏的機器人。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：提供一種揚琴演奏機器人，至少包括直線導軌y、直線導軌x、弧形擋桿、基座、彈簧和支撐臂，其中有兩條結構相同的直線導軌y左右對稱地安裝在直線導軌x上；

所述的兩條直線導軌y一端均安裝有步進電機y，每條直線導軌y上均設有配套的滑塊y，每塊滑塊y上面通過螺栓固定有彈簧，每個彈簧上通過螺栓固定有支撐臂，支撐臂為一個具有彎折的長、短扁平桿結合的整體構件，支撐臂的短扁平桿端固定在彈簧上面，支撐臂的長扁平桿端上面通過螺栓固定有敲擊機構；兩條直線導軌y分別通過兩對法蘭固定在兩塊滑塊x上面；兩塊滑塊x左右對稱地安裝在同一直線導軌x上；

所述的滑塊x與直線導軌x配套，直線導軌x一端安裝有步進電機x，直線導軌x安裝在基座上面；

兩條直線導軌y安裝后分別與直線導軌x相互垂直構成兩個十字滑臺；兩個十字滑臺用于為支撐臂實現在X、Y軸方向構成的水平面上的運動，即滑塊y在步進電機y運轉時沿著直線導軌y在Y軸方向運動，滑塊x在步進電機x運轉時沿著直線導軌x在X軸方向運動；

所述的弧形擋桿下部兩端通過花鍵固定在基座中，弧形擋桿上部為弧形桿，弧形擋桿安裝好后整體就固定不能活動了；弧形擋桿和彈簧二者配合用于實現支撐臂在Z軸即豎直方向上的運動；支撐臂通過彈簧的彈縮力緊密貼合在弧形桿上，使支撐臂的長扁平桿表面與弧形桿接觸，當支撐臂隨著十字滑臺在X、Y軸方向運動時，支撐臂在彈簧的彈縮力作用下，長扁平桿端始終壓在弧形桿的表面，并貼合在弧形桿上沿著弧形桿的弧形表面運動；

演奏時，當固定在支撐臂上面的敲擊機構隨支撐臂在十字滑臺運動到達揚琴指定位置時，敲擊機構對揚琴琴弦進行敲擊，使揚琴發出聲音。

所述的敲擊機構安裝在支撐臂前部，弧形擋桿安裝在支撐臂的下方，對應安裝的彈簧在工作時處于拉伸狀態。

所述弧形擋桿上部的弧形桿具有與揚琴弧形琴面相同的弧線，支撐臂在弧形桿上滑動時，支撐臂的前端距離揚琴琴面的高度不變。

本發明的機器人設計了兩個結構相同、但獨立安裝的敲擊機構用于對揚琴的琴弦進行敲擊；敲擊機構通過支撐臂安裝在直線導軌y的滑塊y上，敲擊機構的定位是利用兩個相互垂直安裝的直線導軌y與直線導軌x構成的十字滑臺，由直線導軌x和配套的滑塊x實現X軸方向的運動；直線導軌y和配套的滑臺y實現Y軸方向的運動，從而實現了敲擊機構在X軸、Y軸構成的水平面上的運動；但由于揚琴的琴面不是平面，是弧形面，十字滑臺只能保證平面上的運動，不能直接用于前端敲擊機構在琴面上的定位。因此本發明的機器人一是設計了弧形擋桿，二是在滑塊y上采用了彈簧。設計的弧形擋桿的上部為弧形桿，且弧形桿的弧線與揚琴琴面的弧線一致，將弧形擋桿安裝在基座上，安裝后使整個弧形擋桿固定不能動，利用彈簧的伸縮性，配合與揚琴的琴面相同弧線的弧形桿，實現了敲擊機構在Z軸方向上的運動，使本發明機器人的敲擊機構能夠實現在X軸、Y軸、Z軸方向上的任意運動，實現敲擊機構在演奏時準確定位。

本發明的揚琴演奏機器人與現有的技術相比具有的優點是：