专利名称：机器人皮影装置及其舞台设施的控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器人系统，具体地，涉及机器人皮影装置及其舞台设施的控制系统。
背景技术：
皮影戏是一种用灯光照射兽皮或纸板做成的人物剪影以表演故事的民间戏剧。表 演时，艺人们在白色幕布后面，一边操纵戏曲人物，一边用当地流行的曲调唱述故事，同时 配以打击乐器和弦乐，有浓厚的乡土气息。在河南、山西农村，这种拙朴的民间艺术形式很 受人们的欢迎。然而，传统的皮影戏需要人工在幕后来操纵皮影以变化出各种动作，与此同时还 需要由表演人员以及乐队配合上对白以及音乐等音响效果。因此，传统的皮影戏需要一定 的场地来容纳表演人员，并且皮影戏的质量完全取决于表演人员当场的发挥，而且由于表 演人员仅可以通过两只手来操纵皮影，因此皮影的动作较为简单，无法同时完成皮影多部 位的分别操纵。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种机器人皮影装置及其舞台设施 的控制系统。根据本发明的一个方面，提供机器人皮影装置，包括皮影，其特征在于，还包括控 制单元以及移动底座，其中，所述移动底座上设置有固定支架、电机、以及连接所述电机的 若干机械臂，所述若干机械臂分别连接至所述皮影的各个活动部上，所述控制单元用于控 制所述移动底座的移动以及所述机械臂的动作，所述皮影的基本部固定在所述固定支架 上。优选地，所述机械臂包括皮影控制杆、齿轮、以及传动轮，其中，所述电机通过所述 传动轮带动所述齿轮，所述皮影控制杆的近端连接所述皮影的活动部、远端连接在所述齿 轮上。优选地，所述皮影控制杆的近端连接在所述齿轮的偏心位置上，所述皮影控制杆 的远端与近端之间的连线平行于所述齿轮的转轴、或与所述齿轮的转轴成一夹角。优选地，所述皮影控制杆的近端连接在所述齿轮的中心位置上，所述皮影控制杆 的远端与近端之间的连线与所述齿轮的转轴成一夹角。优选地，所述固定支架包括连接所述控制单元的电控伸缩杆，所述电控伸缩杆的 伸缩端连接所述皮影的基本部。优选地，还包括设置在所述移动底座上的升降平台，其中，所述固定支架、电机以 及机械臂搭载在所述升降平台上。优选地，所述升降平台的一端通过转轴连接在所述移动底座上、另一端通过传动 杆机构在所述电机带动下转动。优选地，所述传动杆机构包括连杆、以及搭载在所述移动底座上的偏心轮，所述连杆连接在所述升降平台与所述偏心轮之间。根据本发明的另一个方面，还提供机器人皮影装置的舞台设施的控制系统，包括 皮影戏幕以及戏台，其特征在于，还包括若干权利要求1至8中任一项所述的机器人皮影装 置、照明灯、音频播放装置、幕布装置，其中，所述控制单元包括如下单元幕布控制单元，其 中，所述幕布装置包括涡轮涡杆变速装置以及幕布，所述幕布控制单元用于控制所述涡轮 涡杆变速装置调节幕布的开合；音频控制单元，其用于控制音频播放装置播放声音；照明 控制单元，其用于控制照明灯的明暗。优选地，所述皮影戏幕由单面磨砂玻璃构成，其中，所述皮影戏幕的背面为光洁 面、正面为磨砂面，所述照明灯位于所述皮影戏幕的正面一侧、或者位于且基本上贴着所述 皮影戏幕背面一侧，所述皮影由PVC透明板材制成，还包括设置于所述戏台上的横向导轨 和纵向导轨，位于所述横向导轨上的所述机器人皮影装置的皮影基本上贴着所述皮影戏幕 的背面，位于所述纵向导轨上的所述机器人皮影装置的皮影在所述电控伸缩杆的带动下能 够在基本上贴着与远离所述皮影戏幕的背面的位置之间自由移动。本发明有点包括由机器人控制皮影，因此使皮影戏的演出不受表演人员数量的 制约而可以随时随地演出；机器人所占用的空间相比表演人员所占用空间来说小得多，因 此本发明节省了空间，使得皮影戏可以在橱窗等小空间内演出；机器人可以通过多个(例如 4个以上)机械臂分别对皮影的相应活动部进行控制，因此本发明的皮影动作更为丰富；通 过升降平台可以实现皮影的跳跃动作，使皮影人物更为生动有趣；通过电控伸缩杆是皮影 基本上贴着或者远离皮影戏幕可以实现人物淡入淡出的视觉效果。所以本发明通过将人工 操纵表演的皮影改变为由机器人程序控制的皮影表演，将古老的传统表演形式创新为由机 器人程序控制的皮影表演形式。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显
图1示出根据本发明的第一实施例的，机器人皮影装置的正面结构示意图； 图2示出根据本发明的第二实施例的，机器人皮影装置的正面结构示意图； 图3示出根据本发明的第三实施例的，机器人皮影装置的侧面结构示意图； 图4示出根据本发明的第四实施例的，机器人皮影装置的正面结构示意图； 图5示出根据本发明的第五实施例的，机器人皮影装置的正面结构示意图； 图6示出根据本发明的第六实施例的，机器人皮影装置齿轮以及传动轮的结构示意图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的第一实施例的，机器人皮影装置的正面结构示意图。具体 地，在本实施例中，所述机器人皮影装置包括皮影，还包括控制单元以及移动底座2，其中， 所述移动底座2上设置有固定支架4、电机、以及连接所述电机的若干机械臂，所述若干机 械臂分别连接至所述皮影的各个活动部(例如活动部12)上，所述控制单元用于控制所述移 动底座2的移动以及所述机械臂的动作，所述皮影的基本部11固定在所述固定支架4上。
优选地，所述机械臂包括皮影控制杆6、齿轮5、以及传动轮，其中，所述电机通过 所述传动轮带动所述齿轮5，所述皮影控制杆6的近端连接所述皮影的活动部12、远端连接 在所述齿轮5上。在本实施例一个优选例中，所述皮影控制杆6的近端连接在所述齿轮5的偏心位 置上，所述皮影控制杆6的远端与近端之间的连线平行于所述齿轮5的转轴、或与所述齿轮 的转轴成一夹角。而在本实施例的另一个优选例中，所述皮影控制杆6的近端连接在所述 齿轮5的中心位置上，所述皮影控制杆6的远端与近端之间的连线与所述齿轮5的转轴成 一夹角。如图1所示，兔子皮影的身体作为所述基本部11，头部作为所述活动部12，当所述 齿轮5沿顺逆时针方向往返旋转时，观众看到的皮影便是兔子在点头。还包括设置在所述移动底座2上的升降平台3，其中，所述固定支架4、电机以及机 械臂搭载在所述升降平台3上。所述升降平台3的一端通过转轴连接在所述移动底座2上、 另一端通过传动杆机构在所述电机带动下转动。所述传动杆机构包括连杆、以及搭载在所 述移动底座2上的偏心轮，所述连杆连接在所述升降平台与所述偏心轮之间。这样，所述升 降平台3可以自由转动，从而使固定其上的皮影能够得以在垂直方向上运动，进而获得皮 影在跳跃的视觉效果。例如，图2中示出的兔子皮影在位置上要高于图1中示出的兔子皮 影，随着所述升降平台3的转动，便可以令观众欣赏到兔子皮影在跳跃的景象。在本实施例的一个变化例中，所述升降平台3还可以通过丝杆传动来实现上升与 下降的功能，本领域技术人员结合现有技术可以实现这样的升降平台，在此不予赘述。图3示出根据本发明的第三实施例的，机器人皮影装置的侧面结构示意图。具体 地，在本实施例中，所述固定支架4包括连接所述控制单元的电控伸缩杆，所述电控伸缩杆 的伸缩端连接所述皮影的基本部11。如图3所示，此时所述电控伸缩杆处于收缩状态，所述 皮影的活动部12比基本部11更靠近于戏幕，因此观众可以看到所述活动部12且看不到所 述基本部11 ；当所述电控伸缩杆处于伸出状态时，所述基本部11也基本上贴着于戏幕，这 样在所述电控伸缩杆由收缩状态变为伸出状态的过程中，观众可以看到所述基本部12渐 渐淡入戏幕的效果，反之，则可以看到渐渐淡出戏幕的效果。根据本发明的另一个方面，还提供机器人皮影装置的舞台设施的控制系统，包括 皮影戏幕以及戏台，还包括若干根据本发明提供的机器人皮影装置、照明灯、音频播放装 置、幕布装置，其中，所述控制单元包括如下单元幕布控制单元，其中，所述幕布装置包括 涡轮涡杆变速装置以及幕布，所述幕布控制单元用于控制所述涡轮涡杆变速装置调节幕布 的开合；音频控制单元，其用于控制音频播放装置播放声音；照明控制单元，其用于控制照 明灯的明暗。优选地，所述皮影戏幕由单面磨砂玻璃构成，其中，所述皮影戏幕的背面为光洁 面、正面为磨砂面，所述照明灯位于所述皮影戏幕的正面一侧、或者位于且基本上贴着所述 皮影戏幕背面一侧，所述皮影由PVC透明板材制成，还包括设置于所述戏台上的横向导轨 和纵向导轨，位于所述横向导轨上的所述机器人皮影装置的皮影基本上贴着所述皮影戏幕 的背面，位于所述纵向导轨上的所述机器人皮影装置的皮影在所述电控伸缩杆的带动下能 够在基本上贴着与远离所述皮影戏幕的背面的位置之间自由移动。其中，所述皮影戏幕的背面为光洁面可以使得所述皮影基本上贴着时不至于磨损 到皮影，所述照明灯位于所述皮影戏幕的正面一侧可以使光照更为均勻且使观众看不到皮影的阴影，视觉效果更好，横向导轨和纵向导轨分别限制所述移动底座按照准确的路径移动。接下来再通过图4至图5进一步说明本发明所提供装置的工作原理。具体地，图4 示出根据本发明的第四实施例的，机器人皮影装置的正面结构示意图，在本实施例中，所述 机器人皮影装置包括皮影，还包括控制单元以及移动底座，其中，所述移动底座上设置有固 定支架4、电机、以及连接所述电机的若干机械臂，所述若干机械臂分别连接至所述皮影的 各个活动部(例如活动部13、14、15、16)上，所述控制单元用于控制所述移动底座的移动以 及所述机械臂的动作，所述皮影的基本部11固定在所述固定支架4上。更为具体地，所述装置包括连接所述活动部13的皮影控制杆61和齿轮51、连接所 述活动部14的皮影控制杆62以及齿轮52、连接所述活动部15的皮影控制杆63以及齿轮 53、连接所述活动部16的皮影控制杆64以及齿轮M。更进一步地，图5示出根据本发明的第五实施例的，机器人皮影装置的正面结构 示意图。本领域技术人员可以将图5所示实施例理解为图4所示实施例中皮影变化动作后 的状态图。具体地，以图4所示实施例为最初状态，则当所述齿轮51、52、5354顺时针旋转 一定角度后，所述皮影的活动部13、14、15、16相对于基本部11的位置发生变化后如图5所 示，该位置变化具体表现为海宝皮影的头部向左侧倾斜、右手上抬、左右脚向右运动。其中，图6示出根据本发明的第六实施例的，机器人皮影装置齿轮以及传动轮的 结构示意图。具体地，主动轮900安装于电机的输出轴上，其通过传动轮901带动所述齿轮 51、通过传动轮902带动所述齿轮52、通过传动轮903带动所述齿轮53、通过传动轮904带 动所述齿轮讨。本领域技术人员理解，通过单数个传动轮可以使所述齿轮与所述主动轮同方向转 动，通过双数个传动轮可以使所述齿轮与所述主动轮反方向转动，本领域技术人员可以根 据实际需要设置传动轮的数量，在此不予赘述。本领域技术人员也理解，控制所述主动轮900在适当的幅度内沿顺逆时针方向往 复转动便可以使所述齿轮也在小幅度内同样沿顺逆时针方向往复转动，从而实现了海报摇 头、摆手以及走路的动作姿态。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。
权利要求
1.一种机器人皮影装置，包括皮影，其特征在于，还包括控制单元以及移动底座，其中， 所述移动底座上设置有固定支架、电机、以及连接所述电机的若干机械臂，所述若干机械臂 分别连接至所述皮影的各个活动部上，所述控制单元用于控制所述移动底座的移动以及所 述机械臂的动作，所述皮影的基本部固定在所述固定支架上。
2.根据权利要求1所述的机器人皮影装置，其特征在于，所述机械臂包括皮影控制杆、 齿轮、以及传动轮，其中，所述电机通过所述传动轮带动所述齿轮，所述皮影控制杆的近端 连接所述皮影的活动部、远端连接在所述齿轮上。
3.根据权利要求2所述的机器人皮影装置，其特征在于，所述皮影控制杆的近端连接 在所述齿轮的偏心位置上，所述皮影控制杆的远端与近端之间的连线平行于所述齿轮的转 轴、或与所述齿轮的转轴成一夹角。
4.根据权利要求2所述的机器人皮影装置，其特征在于，所述皮影控制杆的近端连接 在所述齿轮的中心位置上，所述皮影控制杆的远端与近端之间的连线与所述齿轮的转轴成 一夹角。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人皮影装置，其特征在于，所述固定支架包 括连接所述控制单元的电控伸缩杆，所述电控伸缩杆的伸缩端连接所述皮影的基本部。
6.根据权利要求5所述的机器人皮影装置，其特征在于，还包括设置在所述移动底座 上的升降平台，其中，所述固定支架、电机以及机械臂搭载在所述升降平台上。
7.根据权利要求6所述的机器人皮影装置，其特征在于，所述升降平台的一端通过转 轴连接在所述移动底座上、另一端通过传动杆机构在所述电机带动下转动。
8.根据权利要求7所述的机器人皮影装置，其特征在于，所述传动杆机构包括连杆、以 及搭载在所述移动底座上的偏心轮，所述连杆连接在所述升降平台与所述偏心轮之间。
9.一种机器人皮影装置的舞台设施的控制系统，包括皮影戏幕以及戏台，其特征在于， 还包括若干权利要求1至8中任一项所述的机器人皮影装置、照明灯、音频播放装置、幕布 装置，其中，所述控制单元包括如下单元幕布控制单元，其中，所述幕布装置包括涡轮涡杆变速装置以及幕布，所述幕布控制单 元用于控制所述涡轮涡杆变速装置调节幕布的开合；音频控制单元，其用于控制音频播放装置播放声音；照明控制单元，其用于控制照明灯的明暗。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述皮影戏幕由单面磨砂玻璃构 成，其中，所述皮影戏幕的背面为光洁面、正面为磨砂面，所述照明灯位于所述皮影戏幕的 正面一侧、或者位于且基本上贴着所述皮影戏幕背面一侧，所述皮影由PVC透明板材制成， 还包括设置于所述戏台上的横向导轨和纵向导轨，位于所述横向导轨上的所述机器人皮影 装置的皮影基本上贴着所述皮影戏幕的背面，位于所述纵向导轨上的所述机器人皮影装置 的皮影在所述电控伸缩杆的带动下能够在基本上贴着与远离所述皮影戏幕的背面的位置 之间自由移动。
全文摘要
本发明提供一种机器人皮影装置，包括皮影，其特征在于，还包括控制单元以及移动底座，其中，所述移动底座上设置有固定支架、电机、以及连接所述电机的若干机械臂，所述若干机械臂分别连接至所述皮影的各个活动部上，所述控制单元用于控制所述移动底座的移动以及所述机械臂的动作，所述皮影的基本部固定在所述固定支架上。还提供了相应的舞台设施的控制系统。本发明由机器人控制皮影，因此占用空间小，皮影动作更为丰富；通过升降平台可以实现皮影的跳跃动作，使皮影人物更为生动有趣；通过电控伸缩杆是皮影基本上贴着或者远离皮影戏幕可以实现人物淡入淡出的视觉效果。将古老的传统表演形式创新为由机器人程序控制的皮影表演形式。
文档编号A63J5/00GK102145231SQ201110096369
公开日2011年8月10日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者黄见远 申请人:上海市师资培训中心实验基地附属中学