專利名稱：機器人女子樂坊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表演機器人，特別涉及一種機器人女子樂坊。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進步，各種機器人越來越廣泛地在各個領(lǐng)域得到應(yīng) 用。其中尤以工業(yè)機器人的應(yīng)用最為普遍，也最具商業(yè)價值。而在文藝領(lǐng)域， 機器人則較為少見。偶爾可見到跳舞的機器人，也是造型粗糙，外表類似工業(yè) 機器人，與真人相距甚遠。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的文化生活的需要，有必要 開發(fā)一種擬人型的表演機器人，特別是可以吹奏樂器的機器人。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了提供一種擬人型的可以吹奏樂器的機器人女子樂坊。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種機器人女子樂坊，由一個地面計算機控 制系統(tǒng)控制進行表演，包括至少兩名機器人樂手、至少兩件吹奏樂器和一個供 機器人行走表演的弱磁引導(dǎo)回路，吹奏樂器握在機器人的手上，機器人的嘴唇 與吹奏樂器的吹奏口相連，機器人的十個手指分別對應(yīng)于吹奏樂器的各發(fā)音鍵 孔；所述的機器人樂手為模仿漂亮青年女性的擬人型機器人，該機器人包含一 個吹奏系統(tǒng)和一個行走系統(tǒng)；所述的吹奏系統(tǒng)包括一個吹奏氣流發(fā)生及控制機 構(gòu)和一個機器人手指彈奏機構(gòu)；吹奏氣流發(fā)生及控制機構(gòu)與機器人的嘴唇相 連，其產(chǎn)生的氣流從機器人的嘴唇吹出奏響樂器；機器人手指彈奏機構(gòu)分別與 機器人的十個手指相連，控制機器人手指的動作奏出美妙的樂章；所述的行走 系統(tǒng)采用弱磁引導(dǎo)的移動底盤小車結(jié)構(gòu)，機器人在其行走系統(tǒng)的導(dǎo)引下，可沿 弱磁引導(dǎo)回路邊演奏邊行走，組成活潑的舞臺圖案。
所述的機器人樂手為兩名，所述的樂器包括長笛和單簧管，兩個機器人樂
手中， 一個固定吹奏長笛，另一個固定吹奏單簧管。
所述的地面計算機控制系統(tǒng)設(shè)有一個用于點曲的觸摸屏，機器人樂手可根 據(jù)指令進行指定樂曲的獨奏或合奏。
所述的吹奏氣流發(fā)生及控制機構(gòu)包括一臺嵌入式電腦以及分別由電腦控
制的DC/AC逆變器、氣泵、氣動伺服閾；嵌入式電腦內(nèi)設(shè)有根據(jù)曲目的節(jié)拍、 音階編寫的氣流控制程序，可分別對DC/AC逆變器、氣泵、氣動伺服閥進行 控制和調(diào)節(jié)，DC/AC逆變器的輸出端連接氣泵的輸入端，氣泵的氣體出口連接 氣動伺服閥的氣體進口，氣動伺服閥的出口連接機器人的嘴唇。
所述的機器人手指彈奏機構(gòu)包括一臺嵌入式電腦、分別由電腦控制的十臺 步進電機控制器和分別與十臺步進電機控制器相連的十臺步進電機；嵌入式電 腦內(nèi)設(shè)有根據(jù)曲目的節(jié)拍、音階編寫的機器人手指控制程序，每臺步進電機分 別通過一根鋼絲繩和拉簧與機器人的一個手指相連，十臺步進電機分別控制機 器人左右手十個手指的動作。
所述的嵌入式電腦設(shè)有串行通信選曲接口、按鈕選曲接口、插座調(diào)試接口 及專用調(diào)試箱接口。
所述的弱磁引導(dǎo)的移動底盤小車結(jié)構(gòu)包括移動底盤小車本體、安裝在小車 本體上的一臺嵌入式電腦、 一臺轉(zhuǎn)向舵電機和一臺行走電機；在移動底盤小車 的前后分別安裝有前弱磁引導(dǎo)探頭、后弱磁引導(dǎo)探頭，橫向裝有地址弱磁探頭， 在移動底盤小車上還安裝有數(shù)字遙控插板、急停機構(gòu)和防撞機構(gòu)；在嵌入式電 腦內(nèi)設(shè)有弱磁相對地址檢測軟件，在電腦主板插口上安裝有專用接口板，該專 用接口板的輸入端分別連接前弱磁引導(dǎo)探頭、后弱磁引導(dǎo)探頭、地址弱磁探頭、 數(shù)字遙控插板、急停機構(gòu)、防撞機構(gòu)和電機舵轉(zhuǎn)向角模擬量信號，專用接口板 的輸出端分別連接轉(zhuǎn)向舵電機、行走電機，并實現(xiàn)與機器人吹奏系統(tǒng)及地面計 算機控制系統(tǒng)的通信。
所述的專用接口板通過模擬量輸出信號到電機驅(qū)動卡，通過電機驅(qū)動卡驅(qū) 動行走電機的進退。
所述的專用接口板設(shè)有兩個RS232通信接口 ， 一個直接與機器人樂手的串 行通信選曲接口相連，另一個外接無線MODEN設(shè)備，進行與地面計算機控制 系統(tǒng)的無線通信。
所述的弱磁相對地址檢測軟件中設(shè)有多層軟件濾波模塊。
所述的弱磁引導(dǎo)回路是由弱磁引導(dǎo)貼條組成的機器人行走路徑，它包括多 個循環(huán)圈和多個岔道，在弱磁引導(dǎo)貼條的兩側(cè)有選擇地設(shè)置有多對弱磁地址貼條。
所述的弱磁引導(dǎo)回路設(shè)置在表演場地的地板下。
本發(fā)明機器人女子樂坊綜合了機器人的擬人、吹奏和移動技術(shù)，機器人可 以邊演奏，邊行走，能獨奏，能合奏，觀眾可通過現(xiàn)場設(shè)置的觸摸屏點曲讓機 器人表演選定的樂曲，形成互動，具有很大的趣味性和娛樂性。


圖1為本發(fā)明機器人中的吹奏氣流發(fā)生及控制機構(gòu)的氣流控制圖； 圖2為本發(fā)明機器人中的機器人手指彈奏機構(gòu)的機器人手指控制圖； 圖3為本發(fā)明機器人中的弱磁引導(dǎo)的移動底盤小車結(jié)構(gòu)的控制原理圖4為本發(fā)明中的弱磁引導(dǎo)回路一實施例的平面布置圖。
具體實施例方式
本發(fā)明機器人女子樂坊，由一個地面計算機控制系統(tǒng)控制進行表演，它包 括兩名機器人樂手、兩件吹奏樂器和一個供機器人行走表演的弱磁引導(dǎo)回路。
兩名機器人樂手均為模仿漂亮青年女性的擬人型機器人，身高1.75米，穿 著美麗的長裙。兩件吹奏樂器為長笛和單簧管。兩個機器人樂手中， 一個固定 吹奏長笛，另一個固定吹奏單簧管。吹奏樂器握在機器人的手上，機器人的嘴 唇與吹奏樂器的吹奏口相連，機器人的十個手指分別對應(yīng)于吹奏樂器的各發(fā)音 鍵孔。演奏為真實演奏，有獨奏和合奏。在地面計算機控制系統(tǒng)中設(shè)有一個用 于點曲的觸摸屏，機器人樂手可根據(jù)指令進行指定樂曲的獨奏或合奏。觀眾可 以在點曲的觸摸屏上選點樂曲，其中包括
單簧管獨奏曲"東方之珠"、"紅河谷"；
長笛獨奏曲"梁祝"、"在水一方"；
合奏曲"茉莉花"、"同一首歌"；
本發(fā)明中的兩名機器人各包含一個歡奏系統(tǒng)和一個行走系統(tǒng)。其中的吹奏
系統(tǒng)包括一個吹奏氣流發(fā)生及控制機構(gòu)和一個機器人手指彈奏機構(gòu)；吹奏氣流 發(fā)生及控制機構(gòu)與機器人的嘴唇相連，其產(chǎn)生的氣流從機器人的嘴唇吹出奏響 樂器；機器人手指彈奏機構(gòu)分別與機器人的十個手指相連，控制機器人手指的 動作奏出美妙的樂章。行走系統(tǒng)采用弱磁引導(dǎo)的移動底盤小車結(jié)構(gòu)，機器人在 其行走系統(tǒng)的導(dǎo)引下，可沿弱磁引導(dǎo)回路邊演奏邊行走，組成活潑的舞臺圖案。
參見圖1，本發(fā)明中的吹奏氣流發(fā)生及控制機構(gòu)包括一臺嵌入式電腦以及 分別由電腦控制的DC24/AC220逆變器、氣泵、氣動伺服閥；嵌入式電腦內(nèi)設(shè) 有根據(jù)曲目的節(jié)拍、音階編寫的氣流控制程序，可分別對DC/AC逆變器、氣 泵、氣動伺服閥進行控制和調(diào)節(jié)，DC/AC逆變器的輸出端連接氣泵的電機輸入 端，氣泵的氣體出口連接氣動伺服閥的氣體進口，氣動伺服閥的出口連接機器 人的嘴唇。其中吹長笛的機器人的嘴唇上還另設(shè)有一個吹奏哨口。
參見圖2，本發(fā)明中的機器人手指彈奏機構(gòu)包括一臺嵌入式電腦、分別由 電腦控制的十臺步進電機控制器和分別與十臺步進電機控制器相連的十臺步 進電機；嵌入式電腦內(nèi)設(shè)有根據(jù)曲目的節(jié)拍、音階編寫的機器人手指控制程序， 每臺步進電機分別通過一根鋼絲繩和拉簧與機器人的一個手指相連，十臺步進 電機分別控制機器人左右手十個手指的動作。在嵌入式電腦中設(shè)有串行通信選 曲接口、按鈕選曲接口、插座調(diào)試接口及專用調(diào)試箱接口。
參見圖3，本發(fā)明中的弱磁引導(dǎo)的移動底盤小車結(jié)構(gòu)包括移動底盤小車本 體、安裝在小車本體上的一臺采用ARM7的32位嵌入式電腦、 一臺轉(zhuǎn)向舵電 機和一臺行走電機；在移動底盤小車的前后分別,安裝有前弱磁引導(dǎo)探頭(8位)、 后弱磁引導(dǎo)探頭(8位)，橫向安裝有地址弱磁探頭(1位)，在移動底盤小 車上還安裝有數(shù)字遙控插板(4位)、急停機構(gòu)(l位)和防撞機構(gòu)(l位)； 在嵌入式電腦內(nèi)設(shè)有弱磁相對地址檢測軟件，在電腦主板插口上安裝有專用接 口板，該專用接口板的輸入端分別連接前弱磁引導(dǎo)探頭、后弱磁引導(dǎo)探頭、地 址弱磁探頭、數(shù)字遙控插板、急停機構(gòu)、防撞機構(gòu)和電機舵轉(zhuǎn)向角模擬量信號 (1位)，專用接口板的輸出端分別連接轉(zhuǎn)向舵電機、行走電機，并實現(xiàn)與機 器人吹奏系統(tǒng)及地面計算機控制系統(tǒng)的通信。
前后弱磁引導(dǎo)探頭(各8位排狀)用于探測地面(或在地面下)的弱磁引 導(dǎo)貼條，正常引導(dǎo)時，探頭的中間4-5位為高電平，當(dāng)偏移引導(dǎo)線時，探頭上
的高電平位置改變，ARM7嵌入式電腦即通過計算，對應(yīng)輸入的電機舵專向角 (l位)模擬量信號，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向舵電機偏轉(zhuǎn)角度，以糾正行進的偏離方向。
地址弱磁探頭用于探測地面(或在地面下)的位于弱磁引導(dǎo)貼條兩側(cè)的弱 磁地址貼條，以計數(shù)方式產(chǎn)生相對地址，提供給ARM7嵌入式電腦系統(tǒng)，通過 計算，指引控制系統(tǒng)進行前進、后退、轉(zhuǎn)彎、過岔道識別引導(dǎo)等工作。
數(shù)字遙控插板方便手動操作機器人做非程序應(yīng)急移動。
專用接口板通過板上繼電器輸出信號控制轉(zhuǎn)向電機。通過模擬量輸出信號 到電機驅(qū)動卡，以驅(qū)動行走電機的進退。
專用接口板設(shè)有兩個RS232通信接口 ， 一個直接與機器人樂手的串行通信 選曲接口相連，另一個外接無線MODEN設(shè)備，進行與地面計算機控制系統(tǒng)的 無線通信。
在弱磁相對地址檢測軟件中設(shè)有多層軟件濾波模塊，可提高弱磁相對地址 檢測的可靠性。
參見圖4，本發(fā)明中的弱磁引導(dǎo)回路是由弱磁引導(dǎo)貼條1組成的機器人行 走路徑，它包括多個循環(huán)圈和多個岔道，本實施例在50平方米的范圍內(nèi)，設(shè) 有3個循環(huán)圈和20個岔道。在弱磁引導(dǎo)貼條的兩側(cè)有選擇地設(shè)置有多對弱磁 地址貼條2。
在演出場地，弱磁引導(dǎo)回路設(shè)置在場地的地板下，以保持場地的美觀和使 觀眾感覺到機器人復(fù)雜運行的神秘性。
權(quán)利要求
1、一種機器人女子樂坊，由一個地面計算機控制系統(tǒng)控制進行表演，其特征在于包括至少兩名機器人樂手、至少兩件吹奏樂器和一個供機器人行走表演的弱磁引導(dǎo)回路，吹奏樂器握在機器人的手上，機器人的嘴唇與吹奏樂器的吹奏口相連，機器人的十個手指分別對應(yīng)于吹奏樂器的各發(fā)音鍵孔；所述的機器人樂手為模仿漂亮青年女性的擬人型機器人，該機器人包含一個吹奏系統(tǒng)和一個行走系統(tǒng)；所述的吹奏系統(tǒng)包括一個吹奏氣流發(fā)生及控制機構(gòu)和一個機器人手指彈奏機構(gòu)；吹奏氣流發(fā)生及控制機構(gòu)與機器人的嘴唇相連，其產(chǎn)生的氣流從機器人的嘴唇吹出奏響樂器；機器人手指彈奏機構(gòu)分別與機器人的十個手指相連，控制機器人手指的動作奏出美妙的樂章；所述的行走系統(tǒng)采用弱磁引導(dǎo)的移動底盤小車結(jié)構(gòu)，機器人在其行走系統(tǒng)的導(dǎo)引下，可沿弱磁引導(dǎo)回路邊演奏邊行走，組成活潑的舞臺圖案。
2、 如權(quán)利要求1所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的機器人樂 手為兩名，所述的樂器包括長笛和單簧管，兩個機器人樂手中， 一個固定吹奏 長笛，另一個固定吹奏單簧管。
3、 如權(quán)利要求1所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的地面計算 機控制系統(tǒng)設(shè)有一個用于點曲的觸摸屏，機器人樂手可根據(jù)指令進行指定樂曲 的獨奏或合奏。
4、 如權(quán)利要求1所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的吹奏氣流 發(fā)生及控制機構(gòu)包括一臺嵌入式電腦以及分別由電腦控制的DC/AC逆變器、 氣泵、氣動伺服閥；嵌入式電腦內(nèi)設(shè)有根據(jù)曲目的節(jié)拍、音階編寫的氣流控制 程序，可分別對DC/AC逆變器、氣泵、氣動伺服閥進行控制和調(diào)節(jié)，DC/AC 逆變器的輸出端連接氣泵的輸入端，氣泵的氣體出口連接氣動伺服閥的氣體進 口，氣動伺服閥的出口連接機器人的嘴唇。
5、 如權(quán)利要求1所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的機器人手 指彈奏機構(gòu)包括一臺嵌入式電腦、分別由電腦控制的十臺步進電機控制器和分 別與十臺步進電機控制器相連的十臺步進電機；嵌入式電腦內(nèi)設(shè)有根據(jù)曲目的 節(jié)拍、音階編寫的機器人手指控制程序，每臺步進電機分別通過一根鋼絲繩和拉簧與機器人的一個手指相連，十臺步進電機分別控制機器人左右手十個手指的動作。
6、 如權(quán)利要求5所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的嵌入式電 腦設(shè)有串行通信選曲接口、按鈕選曲接口、插座調(diào)試接口及專用調(diào)試箱接口。
7、 如權(quán)利要求1所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的弱磁引導(dǎo) 的移動底盤小車結(jié)構(gòu)包括移動底盤小車本體、安裝在小車本體上的一臺嵌入式 電腦、 一臺轉(zhuǎn)向舵電機和一臺行走電機；在移動底盤小車的前后分別安裝有前弱磁引導(dǎo)探頭、后弱磁引導(dǎo)探頭，橫向裝有地址弱磁探頭，在移動底盤小車上還安裝有數(shù)字遙控插板、急停機構(gòu)和防撞機構(gòu)；在嵌入式電腦內(nèi)設(shè)有弱磁相對 地址檢測軟件，在電腦主板插口上安裝有專用接口板，該專用接口板的輸入端 分別連接前弱磁引導(dǎo)探頭、后弱磁引導(dǎo)探頭、地址弱磁探頭、數(shù)字遙控插板、 急停機構(gòu)、防撞機構(gòu)和電機舵轉(zhuǎn)向角模擬量信號，專用接口板的輸出端分別連 接轉(zhuǎn)向舵電機、行走電機，并實現(xiàn)與機器人吹奏系統(tǒng)及地面計算機控制系統(tǒng)的 通信。
8、 如權(quán)利要求7所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的專用接口 板通過模擬量輸出信號到電機驅(qū)動卡，通過電機驅(qū)動卡驅(qū)動行走電機的進退。
9、 如權(quán)利要求7所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的專用接口板設(shè)有兩個RS232通信接口，一個直接與機器人樂手的串行通信選曲接口相連， 另一個外接無線MODEN設(shè)備，進行與地面計算機控制系統(tǒng)的無線通信。
10、 如權(quán)利要求7所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的弱磁相對 地址檢測軟件中設(shè)有多層軟件濾波模塊。
11、 如權(quán)利要求l所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的弱磁引導(dǎo)回路是由弱磁引導(dǎo)貼條組成的機器人行走路徑，它包括多個循環(huán)圈和多個岔 道，在弱磁引導(dǎo)貼條的兩側(cè)有選擇地設(shè)置有多對弱磁地址貼條。
12、 如權(quán)利要求1或11所述的機器人女子樂坊，其特征在于所述的弱磁引導(dǎo)回路設(shè)置在表演場地的地板下。
全文摘要
一種機器人女子樂坊，包括至少兩名機器人樂手、至少兩件吹奏樂器和一個供機器人行走表演的弱磁引導(dǎo)回路。機器人樂手為擬人型機器人，它包含一個吹奏系統(tǒng)和一個行走系統(tǒng)。其中的吹奏系統(tǒng)包括一個吹奏氣流發(fā)生及控制機構(gòu)和一個機器人手指彈奏機構(gòu)；吹奏氣流發(fā)生及控制機構(gòu)產(chǎn)生的氣流從機器人的嘴唇吹出奏響樂器；機器人手指彈奏機構(gòu)控制機器人手指的動作奏出美妙的樂章。機器人在行走系統(tǒng)的導(dǎo)引下，可沿弱磁引導(dǎo)回路邊演奏邊行走，組成活潑的舞臺圖案。本發(fā)明綜合了機器人的擬人、吹奏和移動技術(shù)，機器人可以邊演奏，邊行走，能獨奏，能合奏，觀眾可通過現(xiàn)場設(shè)置的觸摸屏點曲讓機器人表演選定的樂曲，形成互動，具有很大的趣味性和娛樂性。
文檔編號A63H11/00GK101190383SQ20061011865
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者孫傳倫, 李慕君, 軍 楊, 金炳章, 陳家祥, 黃建民 申請人:上海電氣集團股份有限公司;自貢市摯誠科技有限公司