[发明专利]一种演奏中阮的机器人及控制方法

权利要求书

1.一种演奏中阮的机器人，该机器人与上位乐队的控制计算机相连以接收乐队的控制，它包括一机器人本体，该机器人本体包括手部、身体运行关节部、脸部、中阮，其特征在于，它包括一主控制嵌入式电脑装置以及分别与该主控制嵌入式电脑装置相连的演奏手法控制伺服系统、身体动作控制伺服系统、脸部表情控制伺服系统以及气源和气压控制系统，其中：

所述的主控制嵌入式电脑装置实现对演奏中阮机器人的数据处理和命令发出，它与上位的乐队的控制计算机进行通信，接受上位乐队的控制计算机的演奏乐曲的信息，发送给上位乐队的控制计算机各种状态的数据；

所述的演奏手法控制伺服系统接受主控制嵌入式电脑装置的各种演奏命令，对机器人的手部进行控制，其中：

机器人手部的左手实现中阮的换把、换弦和按弦的演奏动作，左手的拇指连接在安置于中阮的琴把上的能沿琴把直线移动的步进电机驱动的机构上，接受主控制嵌入式电脑装置的演奏命令，所述的演奏手法控制伺服系统驱动相应步进电机以带动手腕正确移动到相应的琴把和琴弦位置，实现中阮演奏中的换把和换弦动作，左手的其他四指，各均分别安置有一负责手指的换弦动作的微气缸和拉动钢丝绳的一负责手指的按弦动作的微电机；

机器人手部的右手实现中阮的弹弦、拨弦的演奏动作，右手的手臂动作与一相应的步进电机机构相连接以实现准确移动到弹拨弦的相应位置，手腕是由驱动手腕拨动的气缸来完成其快速弹拨，在机器人右手的拇指和食指间安置有位置可进行微调的弹拨胶片，通过控制弹拨胶片的弹拨深度来实现弹拨声音的强弱；

所述的身体动作控制伺服系统接受主控制嵌入式电脑装置的运动命令，通过伺服电机驱动机器人本体的身体运行关节进行动作，实现点头、抬头、弯腰、转身的动作；

所述的脸部表情控制伺服系统接受主控制嵌入式电脑装置的表情命令，通过多个微电机和微气缸驱动和组合驱动机器人本体的脸部，实现模拟机器人脸部的多块肌肉运动，通过启动驱动嘴唇的微气缸，实现嘴唇的开启和闭合；

所述的气源和气压控制系统接受主控制嵌入式电脑装置的乐曲弹拨命令，通过控制一总气泵来控制该总气泵产生的压缩空气，并进行电转气的开关量控制，实现身体动作、脸部表情、演奏手法控制伺服系统中所有的气缸和其他启动元件的动作。

2.根据权利要求1所述的演奏中阮的机器人，其特征在于，还包括一与所述的主控制嵌入式电脑装置相连的数据采集和故障显示装置，它通过主控制嵌入式电脑装置收集各系统的数据，并判断是否正常工作或故障部位，并将此状态进行显示。

3.一种演奏中阮的机器人的控制方法，该机器人接受上位系统的控制计算机输出的PC控制命令，其特征在于，包括以下步骤：

自检步骤，在开始后，系统进行自检；

复位步骤，对机器人的动作进行复位；

执行命令步骤，接受上位系统的控制计算机输出的PC控制命令，根据命令执行相应的操作，PC控制命令包括应急命令、休眠命令、状态查询命令、报幕命令、准备命令、演奏命令、停止命令，其中：

所述的准备命令为机器人执行准备动作；

所述的状态查询命令为查询当前状态，并通过主控制嵌入式电脑装置进行；

所述的应急命令为演奏应急歌曲；

所述的休眠命令为表演休眠动作；

所述的报幕命令为控制机器人进行报幕动作；

所述的演奏命令为通过主控制嵌入式电脑装置输出控制信号给相应的系统来进行演奏动作；

所述的停止命令为控制机器人动作停止。

4.根据权利要求3所述的演奏中阮的机器人的控制方法，其特征在于，所述的执行命令步骤包括以下步骤：

读入步骤，读入当前动作位置数据；

分解步骤，将机器人的左右手动作进行分解；

计算步骤，计算需要实现的机器人运动速度以及目标位置；

执行步骤，即左右手根据计算得出的运动速度以及目标位置执行相应的组合动作；

判断是否有停止命令，

若有停止命令，则停止动作，然后退出；

若没有停止命令，则进一步判断是否全部动作已经完成，

若所有动作都已经完成，则退出；

若所有动作没有全部完成，则返回读入步骤。

5.根据权利要求3所述的演奏中阮的机器人的控制方法，其特征在于，在执行演奏命令时，包括以下步骤：

检查曲目合法性，检查曲目是否合法，若不合法，则直接发送结束数据包，若合法，则读取曲目长度与起始地址位置；

读取信息，读取数据流中左右手音符、时间、力度信息；

输出节拍并执行弹拨，根据读取到的信息，输出手腕动作的节拍并执行弹拨；

等待，等待弹拨结束；

检测，依次检测演奏中阮的机器人是否受到保护、是否收到停止命令，

若受到保护，即演奏中阮的机器人不能再进行动作，则发送结束数据包，若没有受到保护，即演奏中阮的机器人处于无保护状态，则进一步检测是否收到停止命令；

若收到停止命令，则发送结束数据包，若没有受到结束命令，则向下搜索左手音符并计算位移时间，然后再向下搜索右手音符并计算位移时间；

发送执行数据包，根据计算得出的位移时间发送执行数据包以执行相应动作；

等待运动反馈；

检测演奏状态，即检测演奏是否完毕，

若演奏完毕，则发送结束数据包；

若演奏未完毕，则返回输出节拍并执行弹拨步骤。