[发明专利]机器人乐手的演奏结构、打鼓机器人及其控制方法

说明书

本发明提供了一种机器人乐手的演奏结构、打鼓机器人及其控制方法，涉及表演机器人技术领域，解决了现有技术中存在的打鼓机器人演奏效果不佳的问题。该演奏结构包括曲柄摇杆机构以及双稳态模块，双稳态模块包括鼓槌机构以及与鼓槌机构连接的弹性预紧机构，弹性预紧机构用于调整鼓槌机构脱离鼓面所需的力，触及鼓面前鼓槌机构能位于下极限稳态位置，保证鼓槌机构与摇杆相对位置准确；鼓槌机构触及鼓面后在敲击力作用下向远离鼓面方向摆动，能快速脱离鼓面保证鼓点短促清脆，且能继续运动至上极限稳态位置，避免来回摆动对鼓面二次敲击，影响鼓点准确性。鼓槌机构在一个运动周期内会随着摇杆运动自动复位，回到下极限稳态位置，准备下次敲击鼓面。

技术领域

本发明涉及表演机器人技术领域，尤其是涉及一种机器人乐手的演奏结构、打鼓机器人及其控制方法。

背景技术

机器人能够替代人类从事重复的体力劳动，或是那些危险、超出人类极限的工作，已经被普遍应用于工业制造、医疗、国防、应急救援、家庭服务中。近年来，伴随科技与艺术的交叉融合，以及人们对文化消费的增长，表演机器人方兴未艾，出现了诸如舞蹈机器人、无人机编队表演、机器人乐队等形态的机器人。

目前，已经存在的打击乐器的机器人主要是国外的爵士鼓。打击乐器类音乐机器人一般由多个舵机构成，自由度多，动作迅捷，演奏效果良好，因此也是研究较多的一个方向。多数打击乐机器人主要通过有多个不同音色的鼓组成架子鼓或者排鼓来满足整个乐曲的音乐表现需求。一些传统的变现击鼓演奏的或宣传工具往往只调整击鼓的快慢，而人在进行打击乐演奏时可以通过手腕和手指的配合，在击打的快慢轻重上实现更丰富的变化，并通过合理的发力使鼓声稳定、通透。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

目前尚未有从机器人或敲击结构进行鼓类乐器演奏时，能实现敲击节奏和敲击力度的调节，并且经常发生因鼓槌脱离鼓面慢而抑制鼓面振动使声音沉闷混乱的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人乐手的演奏结构、打鼓机器人及其控制方法，以解决现有技术中的打鼓机器人演奏效果不佳的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的机器人乐手的演奏结构，包括曲柄摇杆机构以及双稳态模块，其中：所述双稳态模块包括鼓槌机构以及与所述鼓槌机构连接的弹性预紧机构，所述鼓槌机构存在下极限稳态位置和上极限稳态位置，处于下极限稳态位置的所述鼓槌机构能在所述曲柄摇杆机构的带动下触碰鼓面，所述弹性预紧机构用于调整所述鼓槌机构脱离鼓面所需的力且所述鼓槌机构碰到鼓面后能回弹至所述上极限稳态位置。

作为本发明的进一步改进，所述演奏结构还包括外壳和驱动机构，所述外壳内存在用于安装所述驱动机构和所述弹性预紧机构的容置腔室，所述曲柄摇杆机构包括设置在所述外壳外的曲柄、连杆和摇杆，所述曲柄与所述驱动机构相连接，所述连杆与所述曲柄转动连接，所述摇杆与所述外壳之间通过连接组件形成枢转连接，所述摇杆的另一端与所述鼓槌机构转动连接，所述连杆转动连接在所述摇杆的中间区段上，所述驱动机构能驱动所述曲柄摇杆机构带动所述鼓槌机构敲击鼓面。

作为本发明的进一步改进，所述鼓槌机构包括摆动鼓槌座、鼓槌连接杆以及鼓槌头，所述鼓槌连接杆的两端分别固定连接有所述摆动鼓槌座和所述鼓槌头，所述弹性预紧机构与所述摆动鼓槌座相连接，所述摆动鼓槌座与所述摇杆枢转连接，所述摆动鼓槌座上存在形状锁合部且能通过所述形状锁合部限制所述摆动鼓槌座与所述摇杆之间的摆角。

作为本发明的进一步改进，所述弹性预紧机构包括安装在所述外壳内的调整电机、蜗轮蜗杆传动结构、扭簧以及鼓槌牵引绳，所述调整电机通过所述蜗轮蜗杆传动结构与所述扭簧的一端相连接，所述扭簧的另一端与所述鼓槌牵引绳相连接，所述鼓槌牵引绳上远离所述扭簧的一端能穿出所述外壳与所述摆动鼓槌座连接，所述调整电机能通过带动所述蜗轮蜗杆传动结构转动以调整所述扭簧的预紧力。