专利名称：一种吹奏机器人仿真演奏数据采集装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种仿真演奏数据采集装置及其方法，尤其涉及一种用于吹奏机器人 的仿真演奏数据采集装置及其方法。
背景技术：
近年来，在具有重大影响的国际展览会或机器人展览会上，机器人的演奏和机器 人组成的乐队是相当吸引人的项目。目前虽然已经有各式各样的机器人，包括能够吹奏乐器的机器人，但是该种机器 人只能单方面的进行吹奏动作，而在展览时，无法与台下的参观者实现互动，功能较为单若能够在机器人演奏的同时，实现机器人乐手的仿真，以及实现机器人乐手与台 下的吹奏乐器爱好者即观众之间的互动，则能够使得吹奏乐器爱好者对吹奏乐器有进一步 的了解，增强展览效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种吹奏机器人仿真演奏数据采 集装置及其方法，它能够实现吹奏机器人与台下观众之间的互动，大大提高了展示效果。实现上述目的的技术方案是本发明之一的一种吹奏机器人仿真演奏数据采集装置，该仿真演奏数据采集装置 接收一吹奏乐器输出的信号，输出数据给一吹奏机器人，该吹奏机器人包括一实现控制吹 奏机器人进行吹奏动作的主控制嵌入式电脑装置，其中，所述的仿真演奏数据采集装置包 括压力传感器、红外传感器、与所述压力传感器和红外传感器相连的单片机或DSP处理芯 片、与所述的单片机或DSP处理芯片相连的CAN通讯单元，其中所述的压力传感器集成于所述的吹奏乐器上，采集吹奏乐器在演奏时的气流信 息，将该信息输出给所述的单片机或DSP处理芯片；所述的红外传感器置于所述的吹奏乐器上，记录吹奏乐器在演奏时的按孔信息， 将该信息输出给所述的单片机或DSP处理芯片；所述的单片机或DSP处理芯片将接收到的数据进行处理后输出一动作数据包，该 动作数据包通过所述的CAN通讯单元传送到所述的主控制嵌入式电脑装置中。上述的吹奏机器人仿真演奏数据采集装置，其中，所述的吹奏乐器为葫芦丝，该葫 芦丝包括有气孔以及通过手来按的上四孔和下三孔，所述的压力传感器集成于该葫芦丝气 孔旁，所述的红外传感器置于该葫芦丝的上四孔和下三孔两侧。本发明之二的一种吹奏机器人仿真演奏数据采集方法，将被演奏的吹奏乐器的数 据进行采集，然后在吹奏机器人上进行重复仿真演奏，其中，包括以下步骤采集步骤，通过单片机或DSP处理芯片分别采集吹奏乐器在演奏时的气流信息和 按孔信息，将该信息输出；
信号处理步骤，接收采集步骤中输出的信息，对信息进行处理，输出一动作数据 包；输出步骤，将信号处理步骤中输出的动作数据包通过一 CAN通讯单元传送给所述 的吹奏机器人。上述的吹奏机器人仿真演奏数据采集方法，其中，所述的信号处理步骤中，对采集到的信息需要进行的处理包括如下步骤步骤Si，配置采集环境，包括清单片机或DSP处理芯片中的文件长度计数器、设置 其RAM区的首地址；步骤S2,发送数据读取命令，即发送读取气流信息和按孔信息的命令；步骤S3，清除采集结束标志以及采集完成标志，其中，采集结束标志是指吹奏结 束，采集完成标志是指吹奏未结束但已经完成；步骤S4，判断采集结束标志是否有效，若有效，则进入步骤S7 ；若无效，则进入步骤S5 ；步骤S5，判断采集完成标志是否有效，若有效，则进入步骤S6 ；若无效，则返回步骤S4;步骤S6，保存数据，通过串口接收数据，并将数据保存到气压与指法变量中；步骤S7，判断是否收到演奏者输入的结束命令，若收到，则进入步骤SlO ；若没有收到，即演奏者没有演奏结束，则进入步骤S8 ；步骤S8，判断是否收到演奏者输入的停止采集命令，若收到，则进入步骤SlO ；若没有收到，则进入步骤S9 ；步骤S9，判断采集的数据流是否超过5000，若超过5000，则进入步骤SlO ；若没有超过5000，则进入步骤Sll ；步骤S10，写文件头信息，根据数据长度与曲目输入演奏歌曲的文件头信息，然后 进入步骤S14 ；步骤S11，判断是否收到演奏者输入的取消命令，若收到，即演奏者取消演奏，则进入步骤S14 ；若没有收到，即演奏者没有取消演奏，则进入步骤S12 ；步骤S12，整理采集数据，根据采集值与设置参数计算包含有气流、采样时间和按 孔信息的目标数据，然后进入步骤S13 ；步骤S13，保存目标数据到RAM，然后返回步骤S2 ；步骤S14，发送结束采集命令，采集结束。本发明的有益效果是本发明的吹奏机器人仿真演奏数据采集装置可与吹奏机 器人相连，结构简单，使得吹奏机器人具有模仿演奏功能，当吹奏爱好者使用吹奏乐器演奏 后，会自动将相关参数发送给吹奏机器人，机器人根据参数实现重复仿真演奏。
图1是本发明之一的吹奏机器人仿真演奏数据采集装置的结构示意图；图2是本发明之二的吹奏机器人仿真演奏数据采集方法中信号处理步骤中的采 集过程流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。请参阅图1，图中示出了本发明之一的一种吹奏机器人仿真演奏数据采集装置，该 仿真演奏数据采集装置接收一吹奏乐器1输出的信号，输出数据给一吹奏机器人6，该吹奏 机器人6包括一实现控制吹奏机器人6进行吹奏动作的主控制嵌入式电脑装置61，仿真演 奏数据采集装置包括压力传感器2、红外传感器3、与压力传感器2和红外传感器3相连的 单片机或DSP (数字信号处理)处理芯片4、与单片机或DSP处理芯片4相连的CAN通讯单 元5，其中压力传感器集2成于吹奏乐器1上，采集吹奏乐器1在演奏时的气流信息，将该信 息输出给单片机或DSP处理芯片4 ；红外传感器3置于吹奏乐器1上，记录吹奏乐器1在演奏时的按孔信息，将该信息 输出给单片机或DSP处理芯片4 ；单片机或DSP处理芯片4将接收到的数据进行处理后输出一动作数据包，该动作 数据包通过CAN通讯单元5传送到主控制嵌入式电脑装置61中。本实施例中，吹奏乐器为葫芦丝，该葫芦丝包括有气孔(图中未示出)以及通过手 来按的上四孔(图中未示出)和下三孔(图中未示出)，压力传感器2集成于该葫芦丝气孔 旁，红外传感器3置于该葫芦丝的上四孔和下三孔两侧。本发明之二的一种吹奏机器人仿真演奏数据采集方法，将被演奏的吹奏乐器的数 据进行采集，然后在吹奏机器人上进行重复仿真演奏，包括以下步骤采集步骤，通过单片机或DSP处理芯片分别采集吹奏乐器在演奏时的气流信息和 按孔信息，将该信息输出；信号处理步骤，接收采集步骤中输出的信息，对信息进行处理，输出一动作数据 包；输出步骤，将信号处理步骤中输出的动作数据包通过一 CAN通讯单元传送给所述 得吹奏机器人。请参阅图2，图中示出了本发明之二的吹奏机器人仿真演奏数据采集方法中信 号处理步骤中的采集过程，信号处理步骤中，对采集到的信息需要进行的处理包括如下步 骤步骤Si，配置采集环境，包括清单片机或DSP处理芯片中的文件长度计数器、设置 其RAM区的首地址；步骤S2,发送数据读取命令，即发送读取气流信息和按孔信息的命令；步骤S3，清除采集结束标志以及采集完成标志，其中，采集结束标志是指吹奏结 束，采集完成标志是指吹奏未结束但已经完成；
步骤S4，判断采集结束标志是否有效，若有效，则进入步骤S7 ；若无效，则进入步骤S5 ；步骤S5，判断采集完成标志是否有效，
若有效，则进入步骤S6 ；若无效，则返回步骤S4;步骤S6，保存数据，通过串口接收数据，并将数据保存到气压与指法变量中；步骤S7，判断是否收到演奏者输入的结束命令，若收到，则进入步骤SlO ；若没有收到，即演奏者没有演奏结束，则进入步骤S8 ；步骤S8，判断是否收到演奏者输入的停止采集命令，若收到，则进入步骤SlO ；若没有收到，则进入步骤S9 ；步骤S9，判断采集的数据流是否超过5000，若超过5000，则进入步骤SlO ；若没有超过5000，则进入步骤Sll ；步骤S10，写文件头信息，根据数据长度与曲目输入演奏歌曲的文件头信息，然后 进入步骤S14 ；步骤S11，判断是否收到演奏者输入的取消命令，若收到，即演奏者取消演奏，则进入步骤S14 ；若没有收到，即演奏者没有取消演奏，则进入步骤S12 ；步骤S12，整理采集数据，根据采集值与设置参数计算包含有气流、采样时间和按 孔信息的目标数据，然后进入步骤S13 ；步骤S13，保存目标数据到RAM(随机存取存储器)，然后返回步骤S2 ；步骤S14，发送结束采集命令，采集结束。综上所述，本发明实现了葫芦丝的机器人仿真演奏，实现了葫芦丝的机器人仿真 演奏数据采集装置，提高数据采集的可靠性，实现葫芦丝乐手与葫芦丝机器人的互动，增加 展示的娱乐性。以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上 述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本 发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
权利要求
一种吹奏机器人仿真演奏数据采集装置，该仿真演奏数据采集装置接收一吹奏乐器输出的信号，输出数据给一吹奏机器人，该吹奏机器人包括一实现控制吹奏机器人进行吹奏动作的主控制嵌入式电脑装置，其特征在于，所述的仿真演奏数据采集装置包括压力传感器、红外传感器、与所述压力传感器和红外传感器相连的单片机或DSP处理芯片、与所述的单片机或DSP处理芯片相连的CAN通讯单元，其中所述的压力传感器集成于所述的吹奏乐器上，采集吹奏乐器在演奏时的气流信息，将该信息输出给所述的单片机或DSP处理芯片；所述的红外传感器置于所述的吹奏乐器上，记录吹奏乐器在演奏时的按孔信息，将该信息输出给所述的单片机或DSP处理芯片；所述的单片机或DSP处理芯片将接收到的数据进行处理后输出一动作数据包，该动作数据包通过所述的CAN通讯单元传送到所述的主控制嵌入式电脑装置中。
2.根据权利要求1所述的吹奏机器人仿真演奏数据采集装置，其特征在于，所述的吹 奏乐器为葫芦丝，该葫芦丝包括有气孔以及通过手来按的上四孔和下三孔，所述的压力传 感器集成于该葫芦丝气孔旁，所述的红外传感器置于该葫芦丝的上四孔和下三孔两侧。
3.一种吹奏机器人仿真演奏数据采集方法，将被演奏的吹奏乐器的数据进行采集，然 后在吹奏机器人上进行重复仿真演奏，其特征在于，包括以下步骤采集步骤，通过单片机或DSP处理芯片分别采集吹奏乐器在演奏时的气流信息和按孔 信息，将该信息输出；信号处理步骤，接收采集步骤中输出的信息，对信息进行处理，输出一动作数据包； 输出步骤，将信号处理步骤中输出的动作数据包通过一 CAN通讯单元传送给所述的吹 奏机器人。
4.根据权利要求3所述的吹奏机器人仿真演奏数据采集方法，其特征在于，所述的信 号处理步骤中，对采集到的信息需要进行的处理包括如下步骤步骤Si，配置采集环境，包括清单片机或DSP处理芯片中的文件长度计数器、设置其 RAM区的首地址；步骤S2，发送数据读取命令，即发送读取气流信息和按孔信息的命令； 步骤S3，清除采集结束标志以及采集完成标志，其中，采集结束标志是指吹奏结束，采 集完成标志是指吹奏未结束但已经完成； 步骤S4，判断采集结束标志是否有效， 若有效，则进入步骤S7; 若无效，则进入步骤S5; 步骤S5，判断采集完成标志是否有效， 若有效，则进入步骤S6; 若无效，则返回步骤S4;步骤S6，保存数据，通过串口接收数据，并将数据保存到气压与指法变量中； 步骤S7，判断是否收到演奏者输入的结束命令， 若收到，则进入步骤SlO;若没有收到，即演奏者没有演奏结束，则进入步骤S8 ； 步骤S8，判断是否收到演奏者输入的停止采集命令，若收到，则进入步骤SlO ；若没有收到，则进入步骤S9;步骤S9，判断采集的数据流是否超过5000，若超过5000，则进入步骤SlO ；若没有超过5000，则进入步骤Sll ；步骤S10，写文件头信息，根据数据长度与曲目输入演奏歌曲的文件头信息，然后进入 步骤S14 ；步骤S11，判断是否收到演奏者输入的取消命令， 若收到，即演奏者取消演奏，则进入步骤S14 ；若没有收到，即演奏者没有取消演奏，则进入步骤S12 ；步骤S12，整理采集数据，根据采集值与设置参数计算包含有气流、采样时间和按孔信 息的目标数据，然后进入步骤S13;步骤S13，保存目标数据到RAM，然后返回步骤S2 ； 步骤S14，发送结束采集命令，采集结束。
全文摘要
本发明公开了一种吹奏机器人仿真演奏数据采集装置及其方法，该装置接收吹奏乐器输出的信号，输出数据给吹奏机器人，包括一实现控制吹奏机器人进行吹奏动作的主控制嵌入式电脑装置，仿真演奏数据采集装置包括压力传感器、红外传感器、与压力传感器和红外传感器相连的单片机或DSP处理芯片、与单片机或DSP处理芯片相连的CAN通讯单元；方法包括采集步骤，分别采集吹奏乐器在演奏时的气流信息和按孔信息，将该信息输出；信号处理步骤，接收采集步骤中输出的信息，对信息进行处理，输出动作数据包；输出步骤，将信号处理步骤中输出的动作数据包传送给吹奏机器人。本发明能够实现吹奏机器人与台下观众之间的互动，大大提高了展示效果。
文档编号B25J9/18GK101847315SQ20101018150
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者孙传伦, 杨军, 王洪, 谭福生, 陈家祥, 陈涛 申请人:上海电气集团股份有限公司;自贡市挚友科技有限公司