一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括用于向氣路控制電路、嘴部控制電路、手部控制電路發(fā)送控制指令的主控制電路；用于根據(jù)接收的控制指令向氣路模塊發(fā)送執(zhí)行指令的氣路控制電路；用于根據(jù)接收的控制指令向嘴部模塊發(fā)送執(zhí)行指令的嘴部控制電路；用于根據(jù)接收的控制指令向手部模塊發(fā)送執(zhí)行指令的手部控制電路；用于執(zhí)行相應(yīng)的氣壓、氣流控制操作，并向主控制電路返回相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)的氣路模塊；用于執(zhí)行相應(yīng)的哨片、舌頭控制操作的嘴部模塊；用于執(zhí)行相應(yīng)的手指控制指令的手部模塊；本實(shí)用新型能夠有效控制機(jī)器人在吹奏時(shí)氣壓、氣流變化，嘴部動(dòng)作和手指運(yùn)動(dòng)，控制精度高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)音符的精準(zhǔn)把握，準(zhǔn)確演奏出完整樂曲。
【專利說明】一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，用于吹奏樂器的機(jī)器人的氣路方面缺乏對(duì)氣壓、氣流的控制，致使吹奏時(shí)由于氣壓氣流控制不準(zhǔn)確，導(dǎo)致音符吹奏不準(zhǔn)確，另外，機(jī)器人吹奏時(shí)，空氣比較干燥，難以吹出像人嘴吹奏出的音符，另外，采用步進(jìn)電機(jī)控制機(jī)器人嘴部和手指的運(yùn)動(dòng)，然而，步進(jìn)電機(jī)控制精度較低，且如果控制不當(dāng)容易產(chǎn)生共振，難以運(yùn)轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速。難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩；超過負(fù)載時(shí)會(huì)破壞同步，高速工作時(shí)會(huì)發(fā)出振動(dòng)和噪聲。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠有效控制機(jī)器人吹奏時(shí)氣壓、氣流變化、嘴部動(dòng)作和手指運(yùn)動(dòng)，在對(duì)氣壓、氣流實(shí)時(shí)監(jiān)測的基礎(chǔ)上建立閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)音符的精準(zhǔn)把握，準(zhǔn)確演奏出完整樂曲的樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括主控制電路、氣路控制電路、嘴部控制電路、手部控制電路、氣路模塊、嘴部模塊、手部豐旲塊；
[0005]所述主控制電路用于向氣路控制電路、嘴部控制電路、手部控制電路發(fā)送控制指令；
[0006]所述氣路控制電路用于根據(jù)接收的控制指令向氣路模塊發(fā)送執(zhí)行指令；
[0007]所述嘴部控制電路用于根據(jù)接收的控制指令向嘴部模塊發(fā)送執(zhí)行指令；
[0008]所述手部控制電路用于根據(jù)接收的控制指令向手部模塊發(fā)送執(zhí)行指令；
[0009]所述氣路模塊用于根據(jù)接收的執(zhí)行指令執(zhí)行相應(yīng)的氣壓、氣流控制操作，并向主控制電路返回相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；
[0010]所述嘴部模塊用于根據(jù)接收的執(zhí)行指令執(zhí)行相應(yīng)的哨片、舌頭控制操作；
[0011]所述手部模塊用于根據(jù)接收的執(zhí)行指令執(zhí)行相應(yīng)的手指控制指令。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0013]進(jìn)一步，所述氣路模塊包括通過氣管依次連接的空氣壓縮機(jī)、比例閥、流量計(jì)、止逆閥、加濕器和嘴部的進(jìn)氣管。
[0014]進(jìn)一步，所述氣路控制電路根據(jù)接收的控制指令向氣路模塊的比例閥和流量計(jì)發(fā)送相應(yīng)的氣壓、氣流控制命令。
[0015]進(jìn)一步，所述嘴部模塊包括控制哨片動(dòng)作的電機(jī)和控制舌頭動(dòng)作的舵機(jī)。
[0016]進(jìn)一步，所述嘴部控制電路根據(jù)接收的控制指令向嘴部模塊的電機(jī)和舵機(jī)發(fā)送相應(yīng)的動(dòng)作執(zhí)行指令。
[0017]進(jìn)一步，所述手部模塊包括控制手指運(yùn)動(dòng)的若干個(gè)舵機(jī)。
[0018]進(jìn)一步，所述機(jī)手部控制電路根據(jù)接收的控制指令向手部模塊的相應(yīng)舵機(jī)發(fā)送相應(yīng)的動(dòng)作執(zhí)行指令。
[0019]進(jìn)一步，所述主控制電路包括中央處理器、存儲(chǔ)器，
[0020]所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)若干個(gè)樂譜；
[0021]所述中央處理器用于讀取存儲(chǔ)器中的樂譜，進(jìn)行譯碼處理，產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令，分別發(fā)送給氣路控制電路、嘴部控制電路和手部控制電路。
[0022]進(jìn)一步，所述氣路控制電路、嘴部控制電路和手部控制電路均包括處理器，所述處理器用于將接收的控制命令轉(zhuǎn)換成比例閥、流量計(jì)、電機(jī)或舵機(jī)能識(shí)別的指令信號(hào)。
[0023]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0024]I)在氣路控制方面采用閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人吹奏樂器時(shí)對(duì)氣壓和氣流的有效控制，且氣路模塊加濕器的設(shè)置，有效控制了氣流的濕度，使吹奏樂器時(shí)的氣流更接近人體呼出的氣流；
[0025]2)嘴部模塊采用電機(jī)控制哨片動(dòng)作、舵機(jī)控制舌頭動(dòng)作，有效控制了嘴部的動(dòng)作，使吹奏時(shí)更接近人嘴動(dòng)作；
[0026]3)手部模塊采用若干個(gè)舵機(jī)控制手指運(yùn)動(dòng)，舵機(jī)控制精度高、能夠?qū)κ种傅钠鹗嘉恢?、終止位置、移動(dòng)速度進(jìn)行精確可靠的控制，且舵機(jī)重量輕、體積小，在狹小的空間內(nèi)可以放置多個(gè)舵機(jī)；
[0027]本實(shí)用新型所述樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)能夠有效控制機(jī)器人在吹奏時(shí)氣壓、氣流變化，嘴部動(dòng)作和手指運(yùn)動(dòng)，在對(duì)氣壓、氣流實(shí)時(shí)監(jiān)測的基礎(chǔ)上建立閉環(huán)控制，控制精度高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)音符的精準(zhǔn)把握，準(zhǔn)確演奏出完整樂曲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型所述一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0029]圖2為本實(shí)用新型所述氣路模塊的系統(tǒng)框圖；
[0030]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0031]1、主控制電路，2、氣路控制電路，3、嘴部控制電路，4、手部控制電路，5、氣路模塊，
6、嘴部模塊，7、手部模塊，5-1、空氣壓縮機(jī)、5-2、比例閥，5-3、流量計(jì)，5-4、止逆閥，5-5、力口濕器，5-6、嘴部的進(jìn)氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0033]如圖1所示，一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控制電路1、氣路控制電路2、嘴部控制電路3、手部控制電路4、氣路模塊5、嘴部模塊6、手部模塊7 ；
[0034]所述主控制電路I用于向氣路控制電路2、嘴部控制電路3、手部控制電路4發(fā)送控制指令；
[0035]所述氣路控制電路2用于根據(jù)接收的控制指令向氣路模塊5發(fā)送執(zhí)行指令；
[0036]所述嘴部控制電路3用于根據(jù)接收的控制指令向嘴部模塊6發(fā)送執(zhí)行指令；
[0037]所述手部控制電路4用于根據(jù)接收的控制指令向手部模塊發(fā)7送執(zhí)行指令；
[0038]所述氣路模塊5用于根據(jù)接收的執(zhí)行指令執(zhí)行相應(yīng)的氣壓、氣流控制操作，并向主控制電路I返回相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；
[0039]所述嘴部模塊6用于根據(jù)接收的執(zhí)行指令執(zhí)行相應(yīng)的哨片、舌頭控制操作；
[0040]所述手部模塊7用于根據(jù)接收的執(zhí)行指令執(zhí)行相應(yīng)的手指控制指令。
[0041]如圖2所示，所述氣路模塊5包括通過氣管依次連接的空氣壓縮機(jī)5-1、
[0042]比例閥5-2、流量計(jì)5-3、止逆閥5_4、加濕器5_5和嘴部的進(jìn)氣管5_6 ；
[0043]其中，所述比例閥5-2可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體氣壓的連續(xù)無級(jí)調(diào)控；所述流量計(jì)5-3的測量及控制的精度高，可以對(duì)氣路上的氣體流量進(jìn)行精準(zhǔn)的測量及控制；所述加濕器5-4使輸出氣體的濕度接近人體呼出的氣體的濕度，保證樂器吹奏時(shí)樂器適當(dāng)?shù)臐駶?，達(dá)到和人吹樂器時(shí)同樣的效果。
[0044]其中，所述氣路控制電路2根據(jù)接收的控制指令向氣路模塊5的比例閥5-2和流量計(jì)5-3發(fā)送相應(yīng)的氣壓、氣流控制命令；比例閥5-2和流量計(jì)5-3向主控制電路反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)，主控制電路通過將反饋的監(jiān)測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)音條件下的氣壓和流量進(jìn)行對(duì)比，產(chǎn)生比例閥5-2和流量計(jì)5-3的微調(diào)控制信號(hào)，從而達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音的自動(dòng)控制，因此上述主控制電路1、氣路控制電路2分別與比例閥5-2和流量計(jì)5-3構(gòu)成閉環(huán)控制。
[0045]其中，所述嘴部模塊6包括控制哨片動(dòng)作的電機(jī)和控制舌頭動(dòng)作的舵機(jī)，所述嘴部控制電路3根據(jù)接收的控制指令向嘴部模塊6的電機(jī)和舵機(jī)發(fā)送相應(yīng)的動(dòng)作執(zhí)行指令。
[0046]其中，所述手部模塊7包括控制手指運(yùn)動(dòng)的若干個(gè)舵機(jī)，所述機(jī)手部控制電路4根據(jù)接收的控制指令向手部模塊7的相應(yīng)舵機(jī)發(fā)送相應(yīng)的動(dòng)作執(zhí)行指令。
[0047]其中，舵機(jī)的控制精度高；舵機(jī)的控制性能更好，其在運(yùn)動(dòng)時(shí)可以外接較大的轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載，輸出扭矩較大，而且抗抖動(dòng)性很好，線性度較高，達(dá)到極限時(shí)也不會(huì)偏離目標(biāo)。
[0048]其中，所述主控制電路I包括中央處理器、存儲(chǔ)器，
[0049]所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)若干個(gè)樂譜；
[0050]所述中央處理器用于讀取存儲(chǔ)器中的樂譜，進(jìn)行譯碼處理，產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令，分別發(fā)送給氣路控制電路、嘴部控制電路和手部控制電路。
[0051 ] 另外，所述氣路控制電路2、嘴部控制電路3和手部控制電路4均包括處理器，所述處理器用于將接收的控制命令轉(zhuǎn)換成比例閥、流量計(jì)、電機(jī)或舵機(jī)能識(shí)別的指令信號(hào)。
[0052]本實(shí)用新型所述樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)能夠有效控制機(jī)器人在吹奏時(shí)氣壓、氣流變化，嘴部動(dòng)作和手指運(yùn)動(dòng)，控制精度高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)音符的精準(zhǔn)把握，準(zhǔn)確演奏出完整樂曲。
[0053]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控制電路、氣路控制電路、嘴部控制電路、手部控制電路、氣路模塊、嘴部模塊、手部模塊； 所述主控制電路與氣路控制電路、嘴部控制電路和手部控制電路連接；所述氣路控制電路與氣路模塊連接，所述嘴部控制電路與嘴部模塊連接，所述手部控制電路與手部模塊連接，所述氣路模塊的反饋端與主控制電路相連； 所述主控制電路包括中央處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)若干個(gè)樂譜，所述中央處理器用于讀取存儲(chǔ)器中的樂譜，進(jìn)行譯碼處理，產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令，分別發(fā)送給氣路控制電路、嘴部控制電路和手部控制電路； 所述氣路控制電路、嘴部控制電路和手部控制電路均包括處理器，所述處理器用于將接收的控制命令轉(zhuǎn)換成比例閥、流量計(jì)、電機(jī)或舵機(jī)能識(shí)別的指令信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述氣路模塊包括通過氣管依次連接的空氣壓縮機(jī)、比例閥、流量計(jì)、止逆閥、加濕器和嘴部的進(jìn)氣管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述嘴部模塊包括控制哨片動(dòng)作的電機(jī)和控制舌頭動(dòng)作的舵機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種樂器吹奏機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述手部模塊包括控制手指運(yùn)動(dòng)的若干個(gè)舵機(jī)。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK203444266SQ201320286964
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】范東宇, 馬銘陽, 毛明杰, 王晉暉, 羅欣棟, 曾洋, 繆維穎, 劉婷, 朱棣, 張文劍, 何明川, 張雨竹 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)