基于智能手机的钢琴演奏机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了本实用新型涉及基于智能手机的钢琴演奏机器人，它包括水平移动机构，所述水平移动机构上安装有机械臂，所述机械臂的末端安装有机械手，所述水平移动机构的两个末端安装有夹紧机构。此机器人能够克服传统钢琴的不足，它以互动娱乐的形式供孩子玩耍，让孩子在娱乐的同时学习音乐，自主开发自己的音乐潜能。
【专利说明】
基于智能手机的钢琴演奏机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及益智娱乐机器人，特别指的是一种基于智能手机无线遥控的钢琴演奏机器人。
【背景技术】
[0002]如今，许多家长花费大量财力物力供孩子学习音乐，传统音乐教学枯燥乏味，孩子没有学习激情。
[0003]传统钢琴须通过人手实时演奏，不能实现根据乐谱来自主演奏，无法发挥智能手机的人机交互和记忆存储的功能。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于智能手机的钢琴演奏机器人，此机器人能够克服传统钢琴的不足，它以互动娱乐的形式供孩子玩耍，让孩子在娱乐的同时学习音乐，自主开发自己的音乐潜能。
[0005]为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的:基于智能手机的钢琴演奏机器人，它包括水平移动机构，所述水平移动机构上安装有机械臂，所述机械臂的末端安装有机械手，所述水平移动机构的两个末端安装有夹紧机构。
[0006]所述水平移动机构由左右对称的两个部分组成，中间由连接梁连接;连接梁固定安装在支撑板的中部，支撑板的左侧末端安装有步进电机，步进电机固定安装在步进电机支架上，步进电机的输出轴上安装有同步带主动轮，同步带主动轮通过同步带与同步带从动轮啮合，同步带从动轮固定安装在从动轮支架上，同步带上固定连接有滑座，滑座于V型直线导轨构成滑动配合，所述机械臂固定安装在滑座上，所述V型直线导轨的末端位置安装有触动开关。
[0007]所述机械臂的支撑架与水平移动机构中的滑座固接;连杆与竖杆连接形成机械臂肘部关节，连杆在半圆形连接片的滑槽约束下可绕竖杆上的转动副转动，当连杆与竖杆之间的角度调整到位后，可用蝶形螺母把两者之间的相对位置锁定;连杆与U型支架连接形成机械臂腕部关节。
[0008]所述机械手的手掌连接件与机械臂中的U型支架固接;机械手有五个手指，且手指各关节件由铜柱连接;舵机用螺栓紧固在手掌连接件中；舵机带动舵盘转动，舵盘再通过塑料拉带拉动手指关节件四，手指关节件四通过铜柱铰接有手指关节件三、手指关节件二和手指关节件一，手指关节件一的末端固定在手掌连接件的前端。
[0009]所述夹紧机构的夹紧臂固定在水平移动机构的支撑板上;螺母支座和定位夹块分别用螺栓固定在夹紧臂上;夹紧臂的夹紧端与定位夹块一起确定演奏机器人与钢琴琴键之间的正确位置;带手柄的螺杆与螺母支座组成螺旋机构，带手柄的螺杆前端的圆盘压块与夹紧臂的夹紧端配合夹紧钢琴键盘侧板。
[0010]还包括电控系统硬件设备，所述电控系统硬件设备包括两个步进电机驱动板、稳压模块、单片机控制板、蓝牙模块和锂电池。
[0011]本实用新型有如下有益效果:
[0012]1、基于智能手机的钢琴演奏机器人将水平移动机构、机械臂、机械手、夹紧机构和电控系统硬件设备相连，智能手机作为人机交互界面，选择相应的乐曲，然后蓝牙无线向单片机控制板发命令，控制机器人的机械手在钢琴上弹奏乐曲。
[0013]2、当触动智能手机界面上图形琴键，通过手机的蓝牙向单片机控制板发命令，单片机控制板对所接收的命令进行分析，并驱动水平移动机构中的两个步进电机和机械手中的五个舵机。
[0014]3、所述的钢琴演奏机器人电控系统通电，左右两个机械手分别向V型直线导轨终端的触动开关滑动，当碰到触动开关后，机械手手指会停止在左右两侧第一个琴键上方，实现原点定位。
[0015]4、所述的钢琴演奏机器人电控系统中单片机控制板向步进电机驱动板发规定数量的脉冲，来精确控制步进电机转动角度，确定手指的按压琴键位置与原点的距离。单片机控制板向舵机发PWM信号，来控制舵机的转角以确定手指的弯曲姿态。
[0016]5、本实用新型把钢琴演奏机器人与智能手机丰富的应用程序资源有机结合起来，借助智能手机的人机界面功能和数据存储功能，可增加其附加值、提升其趣味性。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0018]图1是本实用新型的整体结构示意图。
[0019]图2是本实用新型的水平移动机构结构示意图。
[0020]图3是本实用新型的机械臂结构示意图。
[0021]图4是本实用新型的机械手结构示意图。
[0022]图5是本实用新型的夹紧机构示意图。
[0023]图中:水平移动机构1、机械臂2、机械手3、夹紧机构4;
[0024]步进电机101、步进电机支架102、同步带主动轮103、同步带104、同步带从动轮105、从动轮支架106、触动开关107、V型直线导轨108、滑座109、连接梁110和支撑板111;
[0025]支撑架201、竖杆202、半圆形连接片203、蝶形螺母204、连接两个关节的连杆205、支撑机械手的U型支架206 ；
[0026]舵机301、手掌连接件302、舵盘303、塑料拉带304、手指关节件一305、手指关节件二 306、手指关节件三307、手指关节件四308、铜柱309;
[0027]夹紧臂401、圆盘压块402、螺母支座403、带手柄的螺杆404和定位夹块405。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
[0029]如图1-5所示，基于智能手机的钢琴演奏机器人，它包括水平移动机构I，所述水平移动机构I上安装有机械臂2，所述机械臂2的末端安装有机械手3，所述水平移动机构I的两个末端安装有夹紧机构4。
[0030]进一步的，所述水平移动机构I由左右对称的两个部分组成，中间由连接梁110连接;连接梁110固定安装在支撑板111的中部，支撑板111的左侧末端安装有步进电机101，步进电机101固定安装在步进电机支架102上，步进电机101的输出轴上安装有同步带主动轮103，同步带主动轮103通过同步带104与同步带从动轮105嗤合，同步带从动轮105固定安装在从动轮支架106上，同步带104上固定连接有滑座109，滑座109于V型直线导轨108构成滑动配合，所述机械臂2固定安装在滑座109上，所述V型直线导轨108的末端位置安装有触动开关107。工作过程中，步进电机101通过同步带主动轮103、同步带104和同步带从动轮105来带动滑座109在V型直线导轨108上滑动，进而带动与之相连的机械臂2进行移动。
[0031]进一步的，所述机械臂2的支撑架201与水平移动机构I中的滑座109固接;连杆205与竖杆202连接形成机械臂2肘部关节，连杆205在半圆形连接片203的滑槽约束下可绕竖杆202上的转动副转动，当连杆205与竖杆202之间的角度调整到位后，可用蝶形螺母204把两者之间的相对位置锁定;连杆205与U型支架206连接形成机械臂2腕部关节。通过机械臂2能够实现肘关节和腕关节的动作，进而实现机械臂2的功能。
[0032]进一步的，所述机械手3的手掌连接件302与机械臂2中的U型支架206固接;机械手3有五个手指，且手指各关节件由铜柱309连接;舵机301用螺栓紧固在手掌连接件302中；舵机301带动舵盘303转动，舵盘303再通过塑料拉带304拉动手指关节件四308，手指关节件四308通过铜柱309铰接有手指关节件三307、手指关节件二 306和手指关节件一 305，手指关节件一 305的末端固定在手掌连接件302的前端。
[0033]进一步的，所述夹紧机构4的夹紧臂401固定在水平移动机构I的支撑板111上；螺母支座403和定位夹块405分别用螺栓固定在夹紧臂401上;夹紧臂401的夹紧端与定位夹块405—起确定演奏机器人与钢琴琴键之间的正确位置;带手柄的螺杆404与螺母支座403组成螺旋机构，带手柄的螺杆404前端的圆盘压块402与夹紧臂401的夹紧端配合夹紧钢琴键盘侧板。
[0034]进一步的，还包括电控系统硬件设备，所述电控系统硬件设备包括两个步进电机驱动板、稳压模块、单片机控制板、蓝牙模块和锂电池。通过硬件设备能够控制整个机器人的动作。
[0035]本实用新型的具体工作过程和工作原理为:
[0036]打开智能手机应用程序并给电控系统通电，当手机蓝牙和电控系统的蓝牙模块配对连接成功后，通过点击界面来挑选相应乐曲，并把智能手机记忆存储的乐谱导入到机器人电控系统的单片机控制板中，以实现其自主演奏。
[0037]上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.基于智能手机的钢琴演奏机器人，其特征在于:它包括水平移动机构(I)，所述水平移动机构(I)上安装有机械臂(2)，所述机械臂(2)的末端安装有机械手(3)，所述水平移动机构(I)的两个末端安装有夹紧机构(4); 所述水平移动机构(I)由左右对称的两个部分组成，中间由连接梁(110)连接;连接梁(110)固定安装在支撑板(111)的中部，支撑板(111)的左侧末端安装有步进电机(101)，步进电机(101)固定安装在步进电机支架(102)上，步进电机(101)的输出轴上安装有同步带主动轮(103)，同步带主动轮(103)通过同步带(104)与同步带从动轮(105)嗤合，同步带从动轮(105)固定安装在从动轮支架(106)上，同步带(104)上固定连接有滑座(109)，滑座(109)于V型直线导轨(108)构成滑动配合，所述机械臂(2)固定安装在滑座(109)上，所述V型直线导轨(108)的末端位置安装有触动开关(107)。2.根据权利要求1所述的基于智能手机的钢琴演奏机器人，其特征在于:所述机械臂(2 )的支撑架(201)与水平移动机构(I)中的滑座(109 )固接;连杆(205 )与竖杆(202 )连接形成机械臂(2)肘部关节，连杆(205)在半圆形连接片(203)的滑槽约束下可绕竖杆(202)上的转动副转动，当连杆(205)与竖杆(202)之间的角度调整到位后，可用蝶形螺母(204)把两者之间的相对位置锁定;连杆(205)与U型支架(206)连接形成机械臂(2)腕部关节。3.根据权利要求1所述的基于智能手机的钢琴演奏机器人，其特征在于:所述机械手(3)的手掌连接件(302)与机械臂(2)中的U型支架(206)固接;机械手(3)有五个手指，且手指各关节件由铜柱(309)连接;舵机(301)用螺栓紧固在手掌连接件(302)中；舵机(301)带动舵盘(303)转动，舵盘(303)再通过塑料拉带(304)拉动手指关节件四(308)，手指关节件四(308)通过铜柱(309)铰接有手指关节件三(307)、手指关节件二(306)和手指关节件一(305)，手指关节件一 (305)的末端固定在手掌连接件(302)的前端。4.根据权利要求1所述的基于智能手机的钢琴演奏机器人，其特征在于:所述夹紧机构(4)的夹紧臂(401)固定在水平移动机构(I)的支撑板(111)上;螺母支座(403)和定位夹块(40 5 )分别用螺栓固定在夹紧臂(401)上;夹紧臂(401)的夹紧端与定位夹块(40 5 )—起确定演奏机器人与钢琴琴键之间的正确位置;带手柄的螺杆(404)与螺母支座(403)组成螺旋机构，带手柄的螺杆(404)前端的圆盘压块(402)与夹紧臂(401)的夹紧端配合夹紧钢琴键盘侦贩。5.根据权利要求1所述的基于智能手机的钢琴演奏机器人，其特征在于:还包括电控系统硬件设备，所述电控系统硬件设备包括两个步进电机驱动板、稳压模块、单片机控制板、蓝牙模块和锂电池。
【文档编号】B25J11/00GK205660736SQ201620529909
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】张力, 王昱, 张思达
【申请人】三峡大学