舞蹈機器人在楚文化傳播方面的設計與開發

朱香寧　彭熙　張藝彤　馬秀月　沈一心　張宇軒　鄭世玨

摘要：在國家高度重視文化建設的當下，本文以歷史典故“一鳴驚人”為例，探索了一種將舞蹈機器人與歷史典故相融合的楚文化傳播方式，介紹了基于3D打印的雙足舞蹈機器人設計方案以及楚風舞臺布景的實現方案。最終通過一場精彩的“一鳴驚人”機器人舞臺劇，傳播楚文化的深刻內涵。

關鍵詞：舞蹈機器人；舞蹈機器人設計；楚文化；3D打印

中圖分類號：TP242；TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0140-02

0 引言

近年來，我國愈發強調“文化自信”，要求建設中國特色社會主義文化。中國特色社會主義文化，與中華民族五千多年文明歷史所孕育的中華優秀傳統文化有著緊密的聯系。文化力作為一種“軟性”的資源能力，唯有傳播才能發揮其巨大的精神力價值。[1]項目選取家喻戶曉的“一鳴驚人”，作為楚文化的具體體現。3D（3 Dimensions）技術的推廣應用，對楚文化的傳播提供了極大的便利。舞蹈機器人是一種娛樂機器人，具有人類外觀特征，能伴隨音樂進行舞蹈表演，其較強的觀賞性和娛樂功能使其具有很大的研究與市場開發價值。[2]利用3D技術制作的舞蹈機器人，外形富于變化，可以滿足對機器人外觀的要求。

1 總體方案設計

傳播楚文化的關鍵，是要將楚文化以具象的形式展示出來。項目將從舞蹈機器人設計和機器人舞臺劇設計兩個方面開展研究內容，項目總體方案設計見圖1。

1.1 舞蹈機器人設計

針對楚國人物冠冕、服飾等特征，設計了舞蹈機器人外觀并利用3D打印實現，盡可能地還原楚國人物的風貌。其中，舞蹈機器人各關節部件采用17個自由度的設計，以便完成大部分的舞蹈動作。

3D建模是3D打印的基礎。項目組采用了Autodesk 3DS MAX 2018（以下簡稱3DS MAX）對舞蹈機器人外觀進行3D建模。為了能夠進行快速、穩定、精密的打印，使打印成果較為精細和堅固，項目選擇使用Makerbot Replicator+3D打印機。

1.2 機器人舞臺劇設計

機器人舞臺劇設計分為舞臺劇劇情設計和舞臺布局設計兩方面。項目組選擇能夠體現楚文內涵的歷史典故“一鳴驚人”作為舞臺劇主題；同時，為使舞臺呈現效果更加豐富，項目搜集了大量楚國出土的文物資料，以楚文化出土的文物為原型，通過3D建模和3D打印自主設計了楚風器物作為舞臺布景。3D技術實現的楚風器物，能夠以較低的成本展現楚風器物的原貌，讓更多人了解楚文化。將生硬的機器人與柔美的器物結合在一起，利用舞蹈機器人演繹人物，利用楚風器物重展楚國風采，必然會對楚文化的傳播產生極大的推動作用。

2 舞蹈機器人結構及外觀設計

2.1 舞蹈機器人結構設計

項目設計了模仿人類外觀的楚風雙足舞蹈機器人作為舞臺劇的表演主體：機器人全身有17個自由度：其中兩條手臂各有三個自由度，手臂可以前后繞軸270度旋轉，上下180度擺動，手掌180度前后擺動；兩條腿部各有5個自由度可以實現如雙腿站立、單腿獨立、下蹲、行走、旋轉、劈叉等動作；頭部一個自由度，可以實現180度的旋轉。這樣一臺舞蹈機器人結構設計能滿足舞臺劇的大多數舞蹈動作要求。

2.2 舞蹈機器人外觀設計

機器人外觀設計主要是根據舞臺劇的角色需要和歷史背景，對舞蹈機器人的服裝和冠冕進行設計。由于宗教信仰，楚國服飾多紅色，且多長紋鳳鳥刺繡；在楚國鼎盛時期，楚人喜好鮮艷亮麗的色彩和富麗繁縟的刺繡紋飾。楚人尚武，且楚莊王時期國力雄厚，楚兵的鎧甲多為皮質，曾侯乙墓出土的皮甲可作為機器人楚國將士服裝的原型。

在設計機器人零件的時，項目綜合以上楚國服飾特點，加入楚文化元素，設計配有通天冠或冕旒的代表楚王的機器人頭部。楚文化的精神特質主要表現為：神秘性、浪漫性與創新性。[3]在設計機器人服裝時，結合楚文化的精神特質，為舞蹈機器人設計舞臺劇的服裝，見圖2。

3 機器人舞臺劇劇情及舞臺布景設計

一場優秀的機器人舞臺劇要情節引人注目，內容尊重歷史，舞蹈動作氣勢磅礴恢弘大氣，這樣才可以更好的向觀眾展現并傳播楚文化。

3.1 舞臺劇劇情設計

項目組選用歷史典故《一鳴驚人》作為舞臺劇的主題，一鳴驚人所體現的創新精神是楚文化的重要組成部分。楚莊王開創性提出的止戈為武的軍事理念也是十分先進的。項目設計了3臺舞蹈機器人來演繹機器人舞臺劇《一鳴驚人》，其中一名機器人飾演楚莊王，兩名機器人飾演將士。

3.2 舞臺劇布景設計

舞臺劇布局設計分為三部分：

（1）機器人舞蹈的路徑規劃：首先三臺機器人采用“1+2”的初始位置擺放；其次三名機器人根據故事情節向四周移動，齊舞與分舞交替進行，如問鼎中原、齊學周禮等；最后三名機器人展示楚莊王“止戈為武”的軍事理念。

（2）舞臺布景的3D建模及打?。焊鶕∏橐螅M行構思設計布景所需的道具，如編鐘、編磬、耳杯、青銅鼎等，見圖3。自主建模設計3D模型，進行3D打印；使其在舞蹈表演中較多的還原歷史場景，結合燈光渲染出楚國王宮的莊嚴肅穆、戰場的蕭索殘酷，有利于展示劇本內涵。

（3）音視頻渲染配合：音視頻的渲染是舞臺布景的重要組成部分。大氣恢弘的視頻配合強有力的解說詞，將帶領觀眾揭開楚文化的神秘面紗感受楚文化的魅力。在經過反復的觀察和修改舞蹈動作之后，然后再把舞蹈動作和音樂的節奏變化相對應，調整好時間間隔，于是，就設計出了一整套完整的舞蹈動作。[4]項目通過舞蹈動作、解說詞朗誦、音視頻配合和道具烘托的四位一體，力求呈現一場優秀的機器人舞臺劇。

4 成品測試

為保證舞蹈機器人穩定性，盡可能還原楚風器物的原貌，項目對打印完成的成品進行了細致的測試。具體測試步驟如下：

（1）舞蹈機器人零部件的測試：將部件與舵機進行連接，對于牢固性不夠的部件增加填充度。再次打印后進行測試，直至各方面要求完全吻合。

（2）楚風器物的測試：對于自主建模打印的楚風器物，將建模尺寸與實際文物尺寸進行比對，對于呈現效果不佳的部位的比例進行調整，直至打印出的成品具有良好的展示效果。

經過以上兩個方面的測試，最終，機器人舞臺劇的舞臺效果得到了充分的展現。

5 結語

本文設計并實現了一種新穎的楚文化傳播方式，即利用歷史典故，將楚文化與舞蹈機器人相結合，與楚風器物相結合，與數字化3D技術相結合，利用機器人舞臺劇，傳播楚文化的深刻內涵。對楚文化的傳播、中國傳統文化的弘揚、中國特色社會主義文化的傳承進行了有意義的探索。

參考文獻

[1] 李國英.荊楚文化的傳播價值與傳播策略[J].湖北師范大學學報（哲學社會科學版），2017，37（03）：123-127.

[2] 王澤紅，彭熙，劉思源等. 基于Arduino單片機的舞蹈機器人系統的設計與實現[J].電子世界，2018（06）：174-176.

[3] 張艷紅，駱飛莉.荊楚文化的精神特質、時代價值與傳承創新[J].學習與實踐，2018（11）：122-128.

[4] 陳睿，羅文寬，王碩等. 仿人形舞蹈機器人的設計與實現[J].產業與科技論壇，2017，16（07）：42-44.

Abstract：At a moment when the country attaches great importance to cultural construction， this paper takes the historical allusion "a hit" as an example to explore a way of chu culture communication that integrates dance robot and historical allusion， and introduces the design scheme of biped dance robot based on 3D printing and the realization scheme of chus style stage setting. Finally， through a wonderful " to amaze the world with a single brilliant feat " robot stage play， spread the profound connotation of chu culture.

Key words：dancing robot； dancing robot design ；Chu culture； 3D printing