錢黎明 郭峰
【摘 要】本文設計的弦樂器自動演奏機器人,參照仿生學原理,它的執行機構分解為壓弦機構、撥弦機構和消音機構。根據設計要求,選取氣動系統作為撥弦和壓弦機構的驅動裝置,選取步進電機和微型伺服電機(舵機)作為平移機構的驅動裝置。為了驅動這些裝置,設計的電路硬件包含:主控電路、通訊電路、電源管理電路、電機驅動電路等,并設計了與之相對應的程序軟件,最后對系統進行了驗證。
【關鍵詞】演奏機器人;仿生學;壓弦;撥弦;消音
0 前言
近年來,隨著人們生活水平的提高,娛樂機器人成為研究的熱門項目[1]。其中音樂機器人以其較好的展示和互動效果獲得了研究人員的青睞。樂器演奏機器人通過電子控制裝置控制機械結構,達到模擬人類演奏樂器的效果,目前主要有非人形和擬人形兩種形式。這是一項融合機械、計算機、自動化、電子以及音樂藝術的多學科交叉課題[2,3]。
本系統設計時通過分析人類在彈奏時的動作,參照仿生學原理設計演奏機構,完成各演奏機構的運動學、動力學分析,并選擇合適的驅動裝置。
1 系統架構設計
1.1 系統總體設計方案
根據仿生學提出了弦樂自動演奏系統的硬件設計要求,并進行了研究和實現:
①具有相互獨立的撥弦和壓弦機構。
②撥弦機構個數等同于弦樂器弦數,每個機構至少一個自由度,且運作時相互獨立。
③壓弦機構需快速到達發音位置,可采取移動方式(如貝斯)或點陣方式(如吉他)?!?br>