专利名称：用于皮影表演的索驱动与气动结合控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机电控制技术领域，具体涉及一种用于皮影表演的索驱动与气动结合控制系统。
背景技术：
皮影是选用皮板薄厚适中、质坚而柔、透明显色、适用性强、经久耐用的优质牛皮制作。在制作时，巧妙地继承了以“镂空”为主的剪纸手法，先用铁笔将样稿刻画在处理好的牛皮上，皮影的着色，以黑、红、黄、绿为主，热冷色对比强烈，在使用上讲究纯用，极少调和， 使投影在亮幕上的影件颜色纯正绚丽。一个皮影人物的制作过程极为繁琐，要经过选皮、制皮、画稿、过稿、镂刻、敷彩、发汗熨平、缀结合成等八个基本步骤。皮影正在成为一种热门的民间艺术收藏，但这并非全是件好事。刻工再精美、历史再久远的皮影，如果无人会操纵表演，无人给其血液般的唱腔，它只能是一件精美的工艺品，虽然有价值但却没有生命，就如同珍稀动物的标本，留给后人最多的只有遗憾。Dagalakis于1989年首次提出用悬索取代传统的杆件作为动平台的支腿，衍生出类^ewart平台，这种机构的驱动器是固定的，机械效率很高，有效载荷可以分布在多个驱动器之间，适合于提升非常重的载荷(如起重机)，且能达到非常高的速度和加速度，机构的尺寸可以是非常大的，也可以是非常小的，与起重机不一样，其运动是可预测的，也能在没有人工交互式进行控制，近十几年来，由于其结构简单、重量轻、惯性小、响应快、高速性能好、工作空间大、精度高等一系列优点受到各国研究人员的关注。
发明内容本实用新型的目的是提出一种用于皮影表演的索驱动与气动结合控制系统，解决现有皮影戏表演的计算机化与自动化的问题。本实用新型所采用的技术方案是，一种用于皮影表演的索驱动与气动结合控制系统，包括皮影人操纵部分和电气控制部分，皮影人操纵部分的结构是，包括一个用于皮影表演的表演台，表演台的顶板上开有窗口，沿该窗口纵向两边设置有滑动导轨，该窗口上方设置有气缸装载台，气缸装载台通过下表面的滑轮安装在滑动导轨上，气缸装载台通过装载台气缸与顶板纵向一端连接；在气缸装载台上依次设置有右腿气缸、右臂气缸、头部气缸、左臂气缸、左腿气缸，该五个气缸的气缸杆均朝向下方表演台中的皮影人，并分别与皮影人的四肢和头部通过各自的拉索相连接；电气控制部分的结构是，右腿气缸、右臂气缸、左臂气缸、左腿气缸、头部气缸及装载台气缸各自分别连接有一个流量控制阀，每个流量控制阀各自单独连接有一个电磁换向阀，每个电磁换向阀各自单独连接有一个中间继电器，每个中间继电器单独与可编程控制器连接。本实用新型的有益效果是，结构简单、操作方便，能够实现皮影人的自动化动作；拓展了索驱动机构的应用领域，同时，实现了人机交互式控制；还可应用于傀儡戏等民间艺术的自动化推广中。
图1是本实用新型装置的机电控制方框图；图2是本实用新型装置的皮影人与机电控制连接简图。图中，1.右腿气缸，2.右臂气缸，3.左臂气缸，4.左腿气缸，5.头部气缸，6.装载台气缸，7.气缸装载台，8.滑动导轨，9.拉索，10.皮影人右腿，11.皮影人右臂，12.皮影人左臂，13.皮影人左腿，14.皮影人头，15.皮影人，16.表演台，17.电磁换向阀，18.流量控制阀，19.中间继电器，20.可编程控制器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。本实用新型是一种用于皮影表演的索驱动与气动结合控制系统，包括皮影人操纵部分和电气控制部分。如图1所示，皮影人操纵部分的结构是，包括一个用于皮影表演的表演台6，表演台6的顶板上开有窗口，沿该窗口纵向两边设置有滑动导轨8，该窗口上方设置有气缸装载台7，气缸装载台7通过下表面的滑轮安装在滑动导轨8上，气缸装载台7通过装载台气缸 6与顶板纵向一端连接，实现沿滑动导轨8的水平移动；在气缸装载台7上依次设置有右腿气缸1、右臂气缸2、头部气缸5、左臂气缸3、左腿气缸4，该五个气缸的气缸杆均朝向下方表演台6中的皮影人15，并分别与皮影人的四肢和头部(即皮影人右腿10、皮影人右臂11、皮影人左臂12、皮影人左腿13、皮影人头14)通过各自的拉索9相连接。如图2所示，电气控制部分的结构是，右腿气缸1、右臂气缸2、左臂气缸3、左腿气缸4、头部气缸5及装载台气缸6各自分别连接有一个流量控制阀18，六个流量控制阀18各自单独连接有一个电磁换向阀17，六个电磁换向阀17各自单独连接有一个中间继电器19， 六个中间继电器19分别与可编程控制器20(图1中简称PLC)单独连接。六个电磁换向阀 17和六个流量控制阀18还另外分别与可编程控制器20单独连接。电磁换向阀17选用三位四通电磁阀。所述的可编程控制器20中存储有用于控制各个中间继电器19、流量控制阀 18和电磁换向阀17的皮影表演预存程序。本实用新型是一种用于皮影戏(或傀儡戏、或木偶戏)表演的索驱动及电气控制系统，工作原理是，皮影人右腿10依次通过右腿气缸1、流量控制阀a、电磁换向阀a、中间继电器a与可编程控制器20连接，实现皮影人右腿10的表演动作；皮影人右臂11依次通过右臂气缸2、流量控制阀b、电磁换向阀b、中间继电器b与可编程控制器20连接，实现皮影人右臂11的表演动作；皮影人左臂12依次通过左臂气缸3、流量控制阀C、电磁换向阀C、中间继电器c与可编程控制器20连接，实现皮影人左臂12的表演动作； 皮影人左腿13依次通过左腿气缸4、流量控制阀d、电磁换向阀d、中间继电器d与可编程控制器20连接，实现皮影人左腿13的表演动作；CN 皮影人头14依次通过头部气缸5、流量控制阀C、电磁换向阀C、中间继电器c与可编程控制器20连接，实现皮影人头14的表演动作；气缸装载台7依次通过装载台气缸6、流量控制阀f、电磁换向阀f、中间继电器f 与可编程控制器20连接，实现气缸装载台7的水平移动，实现皮影人的左右表演移动需要。六个流量控制阀18和六个电磁换向阀17均能够通过手动设定，也能够根据音乐和节奏通过预先编程，这时候需要将所有的流量控制阀18和所有的电磁换向阀17的控制单元与可编程控制器20的控制输出单元进行对应的连接(参照图1虚线示意表示)后，通过PLC内部的软件编程实现系统对六个中间继电器19、六个流量控制阀18和六个电磁换向阀17的单独自动控制。如果是手动控制，则皮影人不能完成变节奏音乐的舞蹈动作，但自动控制不受音乐节奏的限制。本实用新型系统在表演时，先调整皮影人为原始零状态，可编程控制器20发出控制指令，通过中间继电器19实现装载台气缸6动作推动气缸台7沿着导轨8运行，带动气缸1-5共同到达舞台16的某个预订演出位置，主控计算机再控制电磁换向阀1-5推动各自的气缸1-5上下协调运动，共同实现皮影人舞蹈动作，皮影人各个部位的动作速度通过各个流量控制阀来控制。本实用新型的气动控制原理是以皮影人右腿10的控制为例，若需要右腿气缸1 控制皮影人右腿迅速抬起；主控计算机20通过中间继电器a使得电磁换向阀a选择右侧回路进气，流量控制阀a开大旋钮使得气缸上部气体快速排出，从而实现右腿快速抬起；如果需要右腿慢速抬起，则流量控制阀a开小旋钮；若右腿迅速下降，则电磁换向阀a在主控计算机20控制下选择左侧回路进气，流量控制阀a对气缸速度进行控制。
权利要求1.一种用于皮影表演的索驱动与气动结合控制系统，其特征在于包括皮影人操纵部分和电气控制部分，皮影人操纵部分的结构是，包括一个用于皮影表演的表演台(6)，表演台(6)的顶板上开有窗口，沿该窗口纵向两边设置有滑动导轨(8)，该窗口上方设置有气缸装载台(7)，气缸装载台(7)通过下表面的滑轮安装在滑动导轨(8)上，气缸装载台(7)通过装载台气缸 (6)与顶板纵向一端连接；在气缸装载台(7)上依次设置有右腿气缸(1)、右臂气缸O)、头部气缸(5)、左臂气缸(3)、左腿气缸G)，该五个气缸的气缸杆均朝向下方表演台(6)中的皮影人(15)，并分别与皮影人的四肢和头部通过各自的拉索(9)相连接；电气控制部分的结构是，右腿气缸(1)、右臂气缸O)、左臂气缸(3)、左腿气缸、头部气缸( 及装载台气缸(6)各自分别连接有一个流量控制阀(18)，每个流量控制阀(18) 各自单独连接有一个电磁换向阀(17)，每个电磁换向阀(17)各自单独连接有一个中间继电器(19)，每个中间继电器(19)单独与可编程控制器00)连接。
2.根据权利要求1所述的用于皮影表演的索驱动与气动结合控制系统，其特征在于 所述的六个电磁换向阀(17)和六个流量控制阀(18)还另外分别与可编程控制器00)单独连接。
3.根据权利要求1所述的用于皮影表演的索驱动与气动结合控制系统，其特征在于 所述的可编程控制器OO)中存储有用于控制各个中间继电器(19)、流量控制阀(18)和电磁换向阀(17)的皮影表演控制程序。
专利摘要本实用新型公开了一种用于皮影表演的索驱动与气动结合控制系统，其中皮影人操纵部分的结构是，包括在表演台顶板上开有窗口，该窗口上方设置有气缸装载台，气缸装载台通过装载台气缸与顶板纵向一端连接；在气缸装载台上依次设置有五个气缸，该五个气缸的气缸杆均朝向下方表演台中的皮影人，并分别与皮影人的四肢和头部通过各自的拉索相连接；电气控制部分的结构是，上述五个气缸及装载台气缸各自分别连接有一个流量控制阀，每个流量控制阀各自单独连接有一个电磁换向阀，每个电磁换向阀各自单独连接有一个中间继电器，每个中间继电器单独与可编程控制器连接。本实用新型的系统，能够实现皮影人的自动化表演。
文档编号G05B19/05GK202230346SQ201120295980
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者乔鹏博, 孔令飞, 李淑娟, 李言, 汤奥斐, 肖继明, 袁启龙, 魏凯, 魏锋涛 申请人:西安理工大学