一种双运动链传输的儿童乐谱的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种双运动链传输的儿童乐谱机，包括机架和设置在机架内部的音符传动机构、分拣机构、分度盘、音乐触发模块、控制模块和下料机构，所述的音符传动机构与分度盘的进料口连接，所述的下料机构与分度盘的下料口连接，所述的分拣机构设在音符传动机构与分度盘连接处的上方，所述的音乐触发模块设在分度盘边沿上方，所述的音符传动机构、音乐触发模块和下料机构分别位于分度盘0°、90°和270°方位，所述的控制模块分别连接音乐触发模块、分拣机构、音符传动机构和下料机构，所述的分度盘连接有分度盘电机。与现有技术相比，本发明，将乐谱中混淆抽象的音符用机械方式呈现，使乐谱看得到、摸得着、听得见，提高学习的趣味性。
【专利说明】一种双运动链传输的儿童乐谱机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种机械乐谱机，尤其是涉及一种双运动链传输的儿童乐谱机。
【背景技术】
[0002] 学习过机械原理和机械设计的人都会发现这是一门较机械化、抽象化的枯燥学 科：用几根直线、圆圈来表示运动的杆件与运动副实在是令初学者无法理解机械运动的原 理，因此学习时用形象具体的运动构件来表达铰链四杆机构的原理及特性，对初学者来说 是一个比较直观的学习方法。
[0003] 音乐的学习，尤其是儿童在初学音乐时对乐谱的学习往往会混淆抽象的音符，为 了把乐谱变得生动形象，便于记忆及学习，设计一种使乐谱变成看得到、摸得着、听得见的 教具，突破传统的乐谱以符号形式停留在纸上的方式，让乐谱的学习做到有声有色，变得有 趣，提高儿童对乐谱学习的兴趣。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双运动链传输 的儿童乐谱机，将乐谱中混淆抽象的音符用机械方式呈现，使乐谱看得到、摸得着、听得见， 提高学习的趣味性。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] -种双运动链传输的儿童乐谱机，包括机架和设置在机架内部的音符传动机构、 分拣机构、分度盘、音乐触发模块、控制模块和下料机构，所述的音符传动机构与分度盘的 进料口连接，所述的下料机构与分度盘的下料口连接，所述的分拣机构设在音符传动机构 与分度盘连接处的上方，所述的音乐触发模块设在分度盘边沿上方，所述的音符传动机构、 音乐触发模块和下料机构分别位于分度盘0°、90°和270°方位，所述的控制模块分别连 接音乐触发模块、分拣机构、音符传动机构和下料机构，所述的分度盘连接有分度盘电机；
[0007] 音符传动机构带动其上放置的音符到达分度盘的进料口，分拣机构根据设定音乐 节奏拨动音符到分度盘上随盘转动，当音符经过音乐触发模块时，音乐触发模块读取该音 符，并发出相应音乐，读取后的音符通过分度盘的下料口进入下料机构下料。
[0008] 所述的音符传动机构包括音符储存盒、同步带和同步带轮，所述的同步带轮与同 步带连接，同步带与分度盘的进料口连接，所述的同步带上设有用于限定音符左右方向自 由度的凹槽，所述的同步带轮由电机和电磁离合器驱动。
[0009] 所述的音符储存盒设有7个，各音符储存盒放置一种音符。
[0010] 所述的分拣机构包括相连接的舵机和节奏音乐手，所述的舵机与控制模块连接。
[0011] 所述的音乐触发模块包括RFID识别器和发声单元，识别音符上的RFID识别码并 发出相应首乐。
[0012] 所述的下料机构包括尾盘导向下料漏斗、音符收纳盒和运动单元，所述的尾盘导 向下料漏斗与分度盘的下料口连接，所述的音符收纳盒通过铰链与运动单元连接，所述的 运动单元控制音符收纳盒前后左右运动。
[0013] 所述的运动单元包括铰链四杆、丝杆、伺服电机和丝杆电机，所述的铰链四杆分别 连接伺服电机和丝杆，所述的丝杆与丝杆电机连接。
[0014] 所述的音符收纳盒包括七格收纳区域，每格收纳区域上通过铰链连接有收纳盒翻 盖；伺服电机根据控制模块的控制信号，通过铰链四杆和丝杆的运动，控制与当前下料口处 相应的收纳区域位于尾盘导向下料漏斗下方。
[0015] 所述的控制模块包括高低音合成单元和ASCII码动态音频信号转换单元。
[0016] 所述的机架上还设有高音按钮、低音按钮和显示屏。
[0017] 与现有技术相比，本发明通过双运动链传输将乐谱中混淆抽象的音符用机械方式 呈现，使乐谱看得到、摸得着、听得见，提高学习的趣味性，将机械的学习与音乐相结合，用 机械的运动表达出音乐的节拍，增加了机械类学科的趣味性，做到了"艺术的表象、机械的 内涵"，解决了儿童乐谱学习过程中十分枯燥乏味从而丧失兴趣的问题；另外，本发明结构 采用双运动链传输，传输顺畅，控制简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的侧视示意图；
[0019] 图2为本发明的俯视示意图；
[0020] 图3为图1中A-A处的剖面示意图；
[0021] 图4为本发明下料机构位于不同工位上的工作示意图，其中，（a)为1位收纳盒在 下料口工位，（b)为4位收纳盒在下料口工位，（c) 7位收纳盒在下料口工位，（d)收纳盒回 料工位；
[0022] 图5为本发明发声部分和节奏部分的控制示意图；
[0023] 图6为主动控制方法流程图；
[0024] 图7为反馈控制方法流程图；
[0025] 图8为机械传动轨迹与乐谱协调发声总流程图。
[0026] 图中，1、分度盘电机，2、分度盘，3、机架，4、节奏音乐手，5、同步带轮，6、显示屏，7、 第一四连杆，8、第一四连杆铰链轴，9、四连杆运动平台，10、丝杆，11、第二四连杆铰链轴， 12、第二四连杆，13、第三四连杆铰链轴，14、机身，15、音符，16、RFID识别器，17、分度盘底 盘，18、同步带，19、音符储存盒，20、音符收纳盒，21、收纳盒翻盖，22、尾盘导向下料漏斗， 23、伺服电机，24、丝杆电机，25、螺栓M8，26、铝型材角件，27、螺母M6，28、螺栓M6，29、深沟 球轴承。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案 为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。
[0028] 如图1-图3所示，一种双运动链传输的儿童乐谱机，包括机架3和设置在机架3 内部的音符传动机构、分拣机构、分度盘2、音乐触发模块、控制模块和下料机构，音符传动 机构与分度盘2的进料口连接，下料机构与分度盘2的下料口连接，分拣机构设在音符传动 机构与分度盘2连接处的上方，音乐触发模块设在分度盘2边沿上方，音符传动机构、音乐 触发模块和下料机构分别位于分度盘2的0°、90°和270°方位，控制模块分别连接音乐 触发模块、分拣机构、音符传动机构和下料机构，分度盘2连接有分度盘电机1。机架3上还 设有高音按钮、低音按钮和显示屏6。
[0029] 音符传动机构包括音符储存盒19、同步带18和同步带轮5,同步带轮5与同步带 18连接，同步带18与分度盘2的进料口连接，同步带18上设有用于限定音符左右方向自由 度的凹槽，同步带轮5由电机和电磁离合器驱动。
[0030] 音符储存盒设有7个，各音符储存盒放置一种音符。
[0031] 分拣机构包括相连接的舵机和节奏音乐手4,舵机与控制模块连接。
[0032] 下料机构包括尾盘导向下料漏斗22、音符收纳盒20和运动单元，尾盘导向下料漏 斗22与分度盘2的下料口连接，音符收纳盒20通过铰链与运动单元连接，运动单元控制音 符收纳盒20前后左右运动。运动单元包括铰链四杆、丝杆10、伺服电机23和丝杆电机24， 铰链四杆与伺服电机23连接，包括第一四连杆7、四连杆运动平台9和第二四连杆12,第 一四连杆7、四连杆运动平台9和第二四连杆12依次通过四连杆铰链轴连接，四连杆运动平 台9与丝杆10连接，丝杆10与丝杆电机24连接。音符收纳盒20包括七格收纳区域，每格 收纳区域上通过铰链连接有收纳盒翻盖21，该收纳盒翻盖21可从侧面打开；伺服电机根据 控制模块的控制信号，通过铰链四杆和丝杆的运动，控制与当前下料口处相应的收纳区域 位于尾盘导向下料漏斗下方。如图4所示，音符收纳盒20在运动单元的驱动下，可在各工 位间相互转换。
[0033] 音乐触发模块包括RFID识别器16和发声单元，控制模块包括高低音合成单元和 ASCII码动态音频信号转换单元，所述发声单元包括功放。如图5所示，RFID识别器16识 别音符上的RFID识别码，射频信号以ASCII码的形式被读取进入控制模块（此ASCII码一 共有七种，分别代表一个音阶内的七个音符），通过控制手段区分高低音后，将ASCII码重 新编码成带有高低音的二i^一种代码，经由ASCII码动态音频信号转换单元转换成MIDI信 号，以此被音频处理软件识别发声，同时显示屏6上显示出音符在五线谱上的位置及节拍。
[0034] 如图8所示，上述双运动链传输的儿童乐谱机的工作原理为：根据选定曲目，将需 要的音符15放置在音符传动机构的同步带18上，控制模块控制与其连接各电机转动，同步 带带动其上放置的音符到达分度盘2的进料口后停止，分拣机构根据设定音乐节奏拨动音 符到分度盘上随盘转动，当音符经过音乐触发模块时，音乐触发模块读取该音符，并通过控 制模块发出相应音乐，触发后音符随分度盘转动经由尾带下料机构，掉入由铰链四杆驱动 的7个音符收纳盒20,通过控制铰链四杆的角行程实现音符收纳盒的多点定位，使7种不同 音符掉入相应的收纳盒中。当一曲演奏结束，丝杆机构把铰链四杆提升至回料位置，收纳盒 侧盖打开音符滑入音符储存盒19。
[0035] 由于音符只有处在一个八度中的七种音符，为演奏出高低音，可以用到两种控制 方法-主动控制方法和反馈控制方法。如图6所示，主动控制方法是指通过两个音高按钮 根据乐谱上的高低音符号人为得触发高低音。高音按钮为红色，低音按钮为绿色，当放入的 音符模块要发出比自己高一个八度或底一个八度的音时，按下相应的音高按钮，电脑接收 到信号后自动计算出要变化高低音的音符，在当此音符经过RFID读取器时电脑将把接收 到的音符信息转变为合适的音高。
[0036] 发声部分和节奏部分通过控制模块进行协调配合，当音符模块即将进入送料口 时，位置传感器接收信号，节奏部分系统启动，同时控制模块开始将RFID接收的实时信号 与预设的参照信号进行比对，发出不同的音高。
[0037] 如图7所示，反馈控制方法是指将RFID识别器实时传回的ASCII码与事先储存的 参照码（反馈信号）进行对比，用应有的高低音符的ASCII码替换现有的不带高低音的音 符，再通过ASCII、MIDI间的转换，使发声单元发出带有高低音的音乐。
[0038] 为了体现出音乐节奏的变化，可利用电脑发送一路音频信号，从外部电路通过电 压比较器LM339将模拟信号转换成数字信号，以此脉冲来控制伺服电机的转动，从而实现 在一定角度的来回运动。上述过程中的模数转换电路、比较器的同相输入端接入音频信号， 反向输入端接入一个5K的电阻。只要合理地调整电阻的大小，即可将每一个音符的"音量" 转化为只有高低电平的脉冲信号，实现模数转换。
【权利要求】
1. 一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，包括机架和设置在机架内部的音符 传动机构、分拣机构、分度盘、音乐触发模块、控制模块和下料机构，所述的音符传动机构与 分度盘的进料口连接，所述的下料机构与分度盘的下料口连接，所述的分拣机构设在音符 传动机构与分度盘连接处的上方，所述的音乐触发模块设在分度盘边沿上方，所述的音符 传动机构、音乐触发模块和下料机构分别位于分度盘0°、90°和270°方位，所述的控制 模块分别连接音乐触发模块、分拣机构、音符传动机构和下料机构，所述的分度盘连接有分 度盘电机； 音符传动机构带动其上放置的音符到达分度盘的进料口，分拣机构根据设定音乐节奏 拨动音符到分度盘上随盘转动，当音符经过音乐触发模块时，音乐触发模块读取该音符，并 发出相应音乐，读取后的音符通过分度盘的下料口进入下料机构下料。
2. 根据权利要求1所述的一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，所述的音符 传动机构包括音符储存盒、同步带和同步带轮，所述的同步带轮与同步带连接，同步带与分 度盘的进料口连接，所述的同步带上设有用于限定音符左右方向自由度的凹槽，所述的同 步带轮由电机和电磁离合器驱动。
3. 根据权利要求2所述的一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，所述的音符 储存盒设有7个，各音符储存盒放置一种音符。
4. 根据权利要求1所述的一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，所述的分拣 机构包括相连接的舵机和节奏音乐手，所述的舵机与控制模块连接。
5. 根据权利要求1所述的一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，所述的音乐 触发模块包括RFID识别器和发声单元，识别音符上的RFID识别码并发出相应音乐。
6. 根据权利要求1所述的一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，所述的下料 机构包括尾盘导向下料漏斗、音符收纳盒和运动单元，所述的尾盘导向下料漏斗与分度盘 的下料口连接，所述的音符收纳盒通过铰链与运动单元连接，所述的运动单元控制音符收 纳盒前后左右运动。
7. 根据权利要求6所述的一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，所述的运动 单元包括铰链四杆、丝杆、伺服电机和丝杆电机，所述的铰链四杆分别连接伺服电机和丝 杆，所述的丝杆与丝杆电机连接。
8. 根据权利要求8所述的一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，所述的音符 收纳盒包括七格收纳区域，每格收纳区域上通过铰链连接有收纳盒翻盖；伺服电机根据控 制模块的控制信号，通过铰链四杆和丝杆的运动，控制与当前下料口处相应的收纳区域位 于尾盘导向下料漏斗下方。
9. 根据权利要求1所述的一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，所述的控制 模块包括高低音合成单元和ASCII码动态音频信号转换单元。
10. 根据权利要求1所述的一种双运动链传输的儿童乐谱机，其特征在于，所述的机架 上还设有高音按钮、低音按钮和显示屏。
【文档编号】G09B15/00GK104091588SQ201410309602
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】程武山, 张春燕, 陈旭, 赵鹤祥 申请人:上海工程技术大学