本發(fā)明涉及一種揚(yáng)琴演奏機(jī)器人，具體地說(shuō)涉及一種揚(yáng)琴演奏機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)機(jī)器人發(fā)展十分迅速，鑒于機(jī)器人在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的重要作用，十三五規(guī)劃已將機(jī)器人的發(fā)展提升到戰(zhàn)略地位。音樂(lè)機(jī)器人是音樂(lè)與科學(xué)交叉領(lǐng)域的應(yīng)用科學(xué)，在國(guó)內(nèi)外已具有一定的影響力，尤其是近年來(lái)在歐美及日本等國(guó)家發(fā)展迅猛。音樂(lè)機(jī)器人屬于表演類特種機(jī)器人，國(guó)外對(duì)音樂(lè)機(jī)器人的研究，以鍵盤樂(lè)器和弦樂(lè)器居多，還沒(méi)有涉及對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)樂(lè)器—揚(yáng)琴的自動(dòng)演奏機(jī)器人的相關(guān)研究。揚(yáng)琴作為中國(guó)傳統(tǒng)樂(lè)器的重要組成部分，揚(yáng)琴自動(dòng)演奏機(jī)器人的研發(fā)對(duì)推廣揚(yáng)琴文化有重要的意義。而國(guó)內(nèi)演奏機(jī)器人的開發(fā)還處于技術(shù)起步階段，很多關(guān)鍵性的問(wèn)題還得不到解決，目前已知的自動(dòng)演奏機(jī)器人只有自貢市誠(chéng)摯科技公司所設(shè)計(jì)的揚(yáng)琴演奏機(jī)器人，其以機(jī)械臂帶動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)揚(yáng)琴的演奏，存在演奏穩(wěn)定性差、敲擊位置準(zhǔn)確度差、噪聲大等缺點(diǎn)。因此有必要開發(fā)一種新的能穩(wěn)定、精確地演奏，同時(shí)噪聲小的揚(yáng)琴演奏機(jī)器人，尤其是開發(fā)一種新的能模擬人手敲擊的揚(yáng)琴演奏機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種揚(yáng)琴演奏機(jī)器人，即一種可以結(jié)合揚(yáng)琴藝術(shù)表演形式，模擬人手敲擊，噪聲小的，能自行穩(wěn)定、精確地演奏的機(jī)器人。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種揚(yáng)琴演奏機(jī)器人，至少包括直線導(dǎo)軌y、直線導(dǎo)軌x、弧形擋桿、基座、彈簧和支撐臂，其中有兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導(dǎo)軌y左右對(duì)稱地安裝在直線導(dǎo)軌x上；所述的兩條直線導(dǎo)軌y一端均安裝有步進(jìn)電機(jī)y，每條直線導(dǎo)軌y上均設(shè)有配套的滑塊y，每塊滑塊y上面通過(guò)螺栓固定有彈簧，每個(gè)彈簧上通過(guò)螺栓固定有支撐臂，支撐臂為一個(gè)具有彎折的長(zhǎng)、短扁平桿結(jié)合的整體構(gòu)件，支撐臂的短扁平桿端固定在彈簧上面，支撐臂的長(zhǎng)扁平桿端上面通過(guò)螺栓固定有敲擊機(jī)構(gòu)；兩條直線導(dǎo)軌y分別通過(guò)兩對(duì)法蘭固定在兩塊滑塊x上面；兩塊滑塊x左右對(duì)稱地安裝在同一直線導(dǎo)軌x上；所述的滑塊x與直線導(dǎo)軌x配套，直線導(dǎo)軌x一端安裝有步進(jìn)電機(jī)x，直線導(dǎo)軌x安裝在基座上面；兩條直線導(dǎo)軌y安裝后分別與直線導(dǎo)軌x相互垂直構(gòu)成兩個(gè)十字滑臺(tái)；兩個(gè)十字滑臺(tái)用于為支撐臂實(shí)現(xiàn)在X、Y軸方向構(gòu)成的水平面上的運(yùn)動(dòng)，即滑塊y在步進(jìn)電機(jī)y運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沿著直線導(dǎo)軌y在Y軸方向運(yùn)動(dòng)，滑塊x在步進(jìn)電機(jī)x運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沿著直線導(dǎo)軌x在X軸方向運(yùn)動(dòng)；所述的弧形擋桿下部?jī)啥送ㄟ^(guò)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(dòng)了；弧形擋桿和彈簧二者配合用于實(shí)現(xiàn)支撐臂在Z軸即豎直方向上的運(yùn)動(dòng)；支撐臂通過(guò)彈簧的彈縮力緊密貼合在弧形桿上，使支撐臂的長(zhǎng)扁平桿表面與弧形桿接觸，當(dāng)支撐臂隨著十字滑臺(tái)在X、Y軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，支撐臂在彈簧的彈縮力作用下，長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)；演奏時(shí)，當(dāng)固定在支撐臂上面的敲擊機(jī)構(gòu)隨支撐臂在十字滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)到達(dá)揚(yáng)琴指定位置時(shí)，敲擊機(jī)構(gòu)對(duì)揚(yáng)琴琴弦進(jìn)行敲擊，使揚(yáng)琴發(fā)出聲音。所述的敲擊機(jī)構(gòu)安裝在支撐臂前部，弧形擋桿安裝在支撐臂的下方，對(duì)應(yīng)安裝的彈簧在工作時(shí)處于拉伸狀態(tài)。所述弧形擋桿上部的弧形桿具有與揚(yáng)琴弧形琴面相同的弧線，支撐臂在弧形桿上滑動(dòng)時(shí)，支撐臂的前端距離揚(yáng)琴琴面的高度不變。本發(fā)明的機(jī)器人設(shè)計(jì)了兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、但獨(dú)立安裝的敲擊機(jī)構(gòu)用于對(duì)揚(yáng)琴的琴弦進(jìn)行敲擊；敲擊機(jī)構(gòu)通過(guò)支撐臂安裝在直線導(dǎo)軌y的滑塊y上，敲擊機(jī)構(gòu)的定位是利用兩個(gè)相互垂直安裝的直線導(dǎo)軌y與直線導(dǎo)軌x構(gòu)成的十字滑臺(tái)，由直線導(dǎo)軌x和配套的滑塊x實(shí)現(xiàn)X軸方向的運(yùn)動(dòng)；直線導(dǎo)軌y和配套的滑臺(tái)y實(shí)現(xiàn)Y軸方向的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了敲擊機(jī)構(gòu)在X軸、Y軸構(gòu)成的水平面上的運(yùn)動(dòng)；但由于揚(yáng)琴的琴面不是平面，是弧形面，十字滑臺(tái)只能保證平面上的運(yùn)動(dòng)，不能直接用于前端敲擊機(jī)構(gòu)在琴面上的定位。因此本發(fā)明的機(jī)器人一是設(shè)計(jì)了弧形擋桿，二是在滑塊y上采用了彈簧。設(shè)計(jì)的弧形擋桿的上部為弧形桿，且弧形桿的弧線與揚(yáng)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(gè)弧形擋桿固定不能動(dòng)，利用彈簧的伸縮性，配合與揚(yáng)琴的琴面相同弧線的弧形桿，實(shí)現(xiàn)了敲擊機(jī)構(gòu)在Z軸方向上的運(yùn)動(dòng)，使本發(fā)明機(jī)器人的敲擊機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)在X軸、Y軸、Z軸方向上的任意運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)敲擊機(jī)構(gòu)在演奏時(shí)準(zhǔn)確定位。本發(fā)明的揚(yáng)琴演奏機(jī)器人與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)是：⑴、本發(fā)明機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)基于直線導(dǎo)軌之間的配合，即本發(fā)明利用了技術(shù)很成熟的十字滑臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的主體結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)使本發(fā)明的機(jī)器人比使用機(jī)械臂帶動(dòng)氣缸敲擊的揚(yáng)琴演奏機(jī)器人結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，制造成本更低。⑵、本發(fā)明的機(jī)器人相比較于基于機(jī)械手敲擊運(yùn)動(dòng)的揚(yáng)琴機(jī)器人，安裝調(diào)試簡(jiǎn)便，敲擊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定，工作時(shí)噪音小，不會(huì)影響揚(yáng)琴的演奏發(fā)聲，同時(shí)十字滑臺(tái)相較于多軸控制的機(jī)械手，控制更簡(jiǎn)單。⑶、本發(fā)明的機(jī)器人利用十字滑臺(tái)配合彈簧和弧形擋桿的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的敲擊機(jī)構(gòu)在三維空間上的自由運(yùn)動(dòng)，能夠讓敲擊機(jī)構(gòu)在敲擊琴弦的時(shí)候在揚(yáng)琴的弧形琴面上準(zhǔn)確定位，并且使敲擊機(jī)構(gòu)敲擊時(shí)與琴面距離保持一致，演奏質(zhì)量好。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的揚(yáng)琴演奏機(jī)器人整體機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。上述圖中：1—敲擊機(jī)構(gòu)；2—支撐臂；3—彈簧；4—滑塊y；5—直線導(dǎo)軌y；6—法蘭；7—滑塊x；8—步進(jìn)電機(jī)x；9—直線導(dǎo)軌x；10—弧形擋桿；11—基座；12—步進(jìn)電機(jī)y；21—短扁平桿；22—長(zhǎng)扁平桿。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的揚(yáng)琴演奏機(jī)器人作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施不限于此。實(shí)施例1：本發(fā)明提供一種揚(yáng)琴演奏機(jī)器人，其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示，至少包括直線導(dǎo)軌y5、直線導(dǎo)軌x9、弧形擋桿10、基座11、彈簧3和支撐臂2，其中有兩條結(jié)構(gòu)相同的直線導(dǎo)軌y左右對(duì)稱地安裝在直線導(dǎo)軌x上。所述的兩條直線導(dǎo)軌y5的一端均安裝有步進(jìn)電機(jī)y12，每條直線導(dǎo)軌y上均設(shè)有配套的滑塊y4，每塊滑塊y上面通過(guò)螺栓固定有彈簧3，每個(gè)彈簧上通過(guò)螺栓固定有支撐臂2，支撐臂為一個(gè)具有彎折的長(zhǎng)扁平桿22和短扁平桿21結(jié)合的整體構(gòu)件，支撐臂的短扁平桿21端固定在彈簧3上面，支撐臂2的長(zhǎng)扁平桿22端前部通過(guò)螺栓固定有敲擊機(jī)構(gòu)1；兩條直線導(dǎo)軌y分別通過(guò)兩對(duì)法蘭6固定在兩塊滑塊x7上面；兩塊滑塊x左右對(duì)稱地安裝在同一直線導(dǎo)軌x9上。所述的滑塊x7是直線導(dǎo)軌x9的配套滑塊，直線導(dǎo)軌x一端安裝有步進(jìn)電機(jī)x8，直線導(dǎo)軌x安裝在基座11上面。所述的弧形擋桿10的下部?jī)啥送ㄟ^(guò)花鍵固定在基座11中，弧形擋桿安裝之后整體就無(wú)法活動(dòng)了；弧形擋桿安裝后弧形擋桿上部的弧形桿位于支撐臂的下方，彈簧3處于拉伸狀態(tài)，支撐臂2壓在弧形桿上，即支撐臂2的長(zhǎng)扁平桿22下表面與弧形桿的上表面接觸，當(dāng)支撐臂2隨著滑塊y4沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，支撐臂在彈簧的彈力作用下，長(zhǎng)扁平桿22會(huì)壓在弧形桿上表面并沿著弧形桿的弧形運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的揚(yáng)琴演奏機(jī)器人工作過(guò)程如下：安裝好的兩條直線導(dǎo)軌y5分別與直線導(dǎo)軌x9相互垂直構(gòu)成兩個(gè)十字滑臺(tái)；步進(jìn)電機(jī)y12和步進(jìn)電機(jī)x8開啟，滑塊y4在步進(jìn)電機(jī)y運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沿著直線導(dǎo)軌y5在Y軸方向運(yùn)動(dòng)，彈簧3處于拉伸狀態(tài)，兩支撐臂2和彈簧隨著滑塊y在直線導(dǎo)軌y上面沿著Y軸方向運(yùn)動(dòng)；滑塊x7在運(yùn)動(dòng)時(shí)沿著直線導(dǎo)軌x9在X軸方向運(yùn)動(dòng)；支撐臂2在彈簧3的作用下緊密貼在弧形檔桿10的弧形桿上表面，保證了敲擊機(jī)構(gòu)1在運(yùn)動(dòng)到揚(yáng)琴琴面上不同的敲擊點(diǎn)的時(shí)候，在豎直方向上的敲擊力度穩(wěn)定；當(dāng)固定在支撐臂2上面的敲擊機(jī)構(gòu)1隨支撐臂在十字滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)到達(dá)揚(yáng)琴演奏的指定位置時(shí)，敲擊機(jī)構(gòu)1對(duì)揚(yáng)琴琴弦進(jìn)行敲擊，使揚(yáng)琴發(fā)出聲音。本發(fā)明利用了技術(shù)很成熟的十字滑臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的主體結(jié)構(gòu)，使本機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試簡(jiǎn)便，控制方便，制造成本低，同時(shí)演奏時(shí)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，噪音小，演奏質(zhì)量好。