一种高度适配性的皮影机器人及其控制方法与流程

本发明涉及皮影机器人领域，尤其涉及一种高度适配性的皮影机器人及其控制方法。

背景技术：

中国文化源远流长，生活中已经很少看到传统文化的展示了，由于现代影视艺术的冲击，观众和演出市场日益减少，表现皮影戏的传统艺人也越来越少，皮影戏面临着消亡的危险，亟待抢救和保护。皮影戏作为我国重要的一个传统文化，在中国乃至世界上都拥有很高的艺术价值，我们想保留和弘扬这一传统文化，并将它与现代科技完美结合；

目前，缺少一种可以适配多种皮影戏的机器人装置，可以通过视频分析模仿，将原皮影戏复制下来。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题，而提出的一种高度适配性的皮影机器人及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高度适配性的皮影机器人，包括：移动车体、移动平台和多角度机械臂，所述移动车体上方中部固定安装有液压伸缩杆，所述液压伸缩杆上端与移动平台下表面中部固定连接，所述移动平台上方从左至右固定安装有三组多角度机械臂，所述移动车体底部下方固定有光线感应器，所述多角度机械臂从左到右依次用于操控皮影模型手臂/武器、皮影模型躯干和皮影模型手臂/武器；

所述多角度机械臂包括底部安装平台、线轮编码器、联轴器、联动轴、联动轴套、操控杆、移动轴、移动轴套、连接轴套和小型马达，所述移动平台上方固定安装有三组底部安装平台，所述底部安装平台内部中心位置固定安装小型马达，所述小型马达主轴上端与联轴器下端固定连接，所述联轴器上端与联动轴下端固定连接，所述底部安装平台中部上方固定安装有联动轴套，所述联动轴活动套接在联动轴套内部，所述联动轴上端与另一组联轴器一端固定连接，所述联轴器另一端与操控杆一端固定连接，所述操控杆另一端与皮影模型固定连接，所述底部安装平台前后左右四侧内部固定安装有线轮编码器，所述底部安装平台前后左右四侧上表面固定安装有四组移动轴套，所述移动轴套内部活动套接有移动轴一端，所述移动轴另一端与连接轴套前后左右四侧活动连接，所述连接轴套固定安装在联动轴套中部下方，所述线轮编码器通过连接线绳与移动轴一端固定连接。

优选地，所述操控杆与皮影模型连接时有以下两种连接方式，所述第一种连接方式，操控杆与皮影模型手臂/武器连接，此时操控杆与皮影模模型手臂/武器固定连接与皮影模型躯干活动连接，所述第二种连接方式，操控杆与皮影模型躯干连接，此时操控杆与皮影模型躯干固定连接。

优选地，所述联动轴套与底部安装平台连接处采用伸缩波纹管进行连接，所述移动轴套与底部安装平台连接处也采用伸缩波纹管进行连接。

一种高度适配性的皮影机器人的控制方法，用于一种高度适配性的皮影机器人，包括以下步骤：

s1、将录制的皮影戏影像导出，并针对配音时间轴规划拍摄的视频文件展开，在配音文件时间轴上设定20-30帧的视频图像为1个图像单元，提取1帧图像；

s2、根据皮影模型选取图像提取点，由于皮影模型在演示过程中，手臂与躯干之间为转动连接，所以将皮影模型手臂手指处作为其中两个个图像提取点，再选取皮影模型躯干中心点和皮影模型头部为另两个图像提取点，根据s1中提取的图像进行图像提取点定位统计分析；

s3、根据s2中统计出的折线图，对其进行轨迹平滑，之后将轨迹平滑后的曲线，进行分段截取，并将皮影模型躯干中心点平滑轨迹图画分为大幅度偏转和小幅度偏转；

s4、将s3中分段截取后的数据转码后输入一种高度适配性的皮影机器人中。

优选地，所述s2中图像提取点定位分析中，对于皮影模型躯干及头部位置，由于皮影模型在演示过程中为二维平面展示，所以在排布过程中将其中的xy轴方向上的移动量进行分开统计分析，之后将配音时间轴作为x轴，移动量作为y轴进行图表统计分析；对与皮影模型手臂/武器部分由于其不仅跟随躯体移动，并且还会随着表演者的拨动而围绕躯体转动，所以在对手臂部分的图像提取点进行分析时，先消除躯体在xy轴上的移动量后，再对其进行分析，再计算出其围绕躯体所旋转的角度，之后将配音时间轴作为x轴，旋转角度为y轴进行图表分析。

优选地，所述s3中大幅度偏转和小幅度偏转划分标准为：若y1与y2之间相差幅度小于或等于5cm，则为小幅度偏转，若y1与y2之间相差幅度大于5cm则为大幅度偏转。

与现有技术相比，本发明提供了一种高度适配性的皮影机器人及其控制方法，具备以下有益效果：

1.本发明中，采用将皮影戏二维化的统计方法，将其转变为横向与竖向的运动，从而通过车体左右移动还原其横向运动，并且在其底部设置有光线感应器来识别移动轨道，通过移动车体上设置的液压伸缩杆来还原竖向运动，通过将两者结合来控制皮影模型的移动，并且通过多角度机械臂来控制皮影模型手臂的转动角度，从而控制皮影手臂/武器的移动。

2.本发明采用了移动车体带动移动平台左右移动，通过移动平台上方的多角度机械臂带动躯体和手臂进行移动，通过气动小型马达带动联轴器转动，带动联动轴转动，带动另一组联轴器转动，带动操控杆转动，并且通过线轮编码器带动连接线绳带动移动轴在移动轴套移动，从而带动联动轴套左右前后四个方向进行移动。

附图说明

图1为本发明提出的一种高度适配性的皮影机器人的一具体实施例的前视图；

图2为本发明提出的一种高度适配性的皮影机器人的一具体实施例的立体图；

图3为本发明提出的一种高度适配性的皮影机器人的一具体实施例的立体拆分图；

图4为本发明提出的一种高度适配性的皮影机器人的一具体实施例的立体拆分图中的拆分结构图。

附图标号：

101移动车体、102移动平台、103多角度机械臂、104液压伸缩杆、105光线感应器、106底部安装平台、107线轮编码器、108联轴器、109联动轴、110联动轴套、111操控杆、112移动轴、113移动轴套、114连接轴套、115小型马达。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

一种高度适配性的皮影机器人的控制方法，用于一种高度适配性的皮影机器人，包括以下步骤：

s1、将录制的皮影戏影像导出，并针对配音时间轴规划拍摄的视频文件展开，在配音文件时间轴上设定20-30帧的视频图像为1个图像单元，提取1帧图像；

s2、根据皮影模型选取图像提取点，由于皮影模型在演示过程中，手臂与躯干之间为转动连接，所以将皮影模型手臂手指处作为其中两个个图像提取点，再选取皮影模型躯干中心点和皮影模型头部为另两个图像提取点，根据s1中提取的图像进行图像提取点定位统计分析；

s3、根据s2中统计出的折线图，对其进行轨迹平滑，之后将轨迹平滑后的曲线，进行分段截取，并将皮影模型躯干中心点平滑轨迹图画分为大幅度偏转和小幅度偏转；

s4、将s3中分段截取后的数据转码后输入一种高度适配性的皮影机器人中。

进一步，优选地，所述s2中图像提取点定位分析中，对于皮影模型躯干及头部位置，由于皮影模型在演示过程中为二维平面展示，所以在排布过程中将其中的xy轴方向上的移动量进行分开统计分析，之后将配音时间轴作为x轴，移动量作为y轴进行图表统计分析；对与皮影模型手臂/武器部分由于其不仅跟随躯体移动，并且还会随着表演者的拨动而围绕躯体转动，所以在对手臂部分的图像提取点进行分析时，先消除躯体在xy轴上的移动量后，再对其进行分析，再计算出其围绕躯体所旋转的角度，之后将配音时间轴作为x轴，旋转角度为y轴进行图表分析。

进一步，优选地，所述s3中大幅度偏转和小幅度偏转划分标准为：若y1与y2之间相差幅度小于或等于5cm，则为小幅度偏转，若y1与y2之间相差幅度大于5cm则为大幅度偏转。

本发明中，采用将皮影戏二维化的统计方法，将其转变为横向与竖向的运动，从而通过车体左右移动还原其横向运动，并且在其底部设置有光线感应器105来识别移动轨道，通过移动车体101上设置的液压伸缩杆104来还原竖向运动，通过将两者结合来控制皮影模型的移动，并且通过多角度机械臂103来控制皮影模型手臂的转动角度，从而控制皮影手臂/武器的移动。

实施例2：基于实施例1有所不同的是；

参考图1-4，一种高度适配性的皮影机器人，包括：移动车体101、移动平台102和多角度机械臂103，移动车体101上方中部固定安装有液压伸缩杆104，液压伸缩杆104上端与移动平台102下表面中部固定连接，移动平台102上方从左至右固定安装有三组多角度机械臂103，移动车体101底部下方固定有光线感应器105，多角度机械臂103从左到右依次用于操控皮影模型手臂/武器、皮影模型躯干和皮影模型手臂/武器；

多角度机械臂103包括底部安装平台106、线轮编码器107、联轴器108、联动轴109、联动轴套110、操控杆111、移动轴112、移动轴套113、连接轴套114和小型马达115，移动平台102上方固定安装有三组底部安装平台106，底部安装平台106内部中心位置固定安装小型马达115，小型马达115主轴上端与联轴器108下端固定连接，联轴器108上端与联动轴109下端固定连接，底部安装平台106中部上方固定安装有联动轴套110，联动轴109活动套接在联动轴套110内部，联动轴109上端与另一组联轴器109一端固定连接，联轴器109另一端与操控杆111一端固定连接，操控杆111另一端与皮影模型固定连接，底部安装平台106前后左右四侧内部固定安装有线轮编码器107，底部安装平台106前后左右四侧上表面固定安装有四组移动轴套113，移动轴套113内部活动套接有移动轴112一端，移动轴112另一端与连接轴套114前后左右四侧活动连接，连接轴套114固定安装在联动轴套110中部下方，线轮编码器107通过连接线绳与移动轴112一端固定连接。

操控杆111与皮影模型连接时有以下两种连接方式，第一种连接方式，操控杆111与皮影模型手臂/武器连接，此时操控杆111与皮影模模型手臂/武器固定连接与皮影模型躯干活动连接，第二种连接方式，操控杆111与皮影模型躯干连接，此时操控杆111与皮影模型躯干固定连接。

联动轴套110与底部安装平台106连接处采用伸缩波纹管进行连接，移动轴套113与底部安装平台106连接处也采用伸缩波纹管进行连接。

本发明采用了移动车体101带动移动平台102左右移动，通过移动平台102上方的多角度机械臂103带动躯体和手臂进行移动，通过气动小型马达115带动联轴器108转动，带动联动轴109转动，带动另一组联轴器108转动，带动操控杆111转动，并且通过线轮编码器107带动连接线绳带动移动轴112在移动轴套110移动，从而带动联动轴套110左右前后四个方向进行移动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。