专利名称：用于皮影表演的索驱动机电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机电控制系统。
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。在许多地方，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机电控制系统，解决现有皮影戏专业人员少，人工操作演出质量不规范，演出效率低的问题。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机电控制系统，包括主控计算机，在主控计算机中安装有运动控制卡，运动控制卡分别与四个驱动器连接，四个驱动器分别与四个伺服电机一一对应连接，四个伺服电机分别与四个收放索滚筒一一对应同轴连接，四个收放索滚筒上连接有一根凯芙拉索，每根凯芙拉索通过一个定滑轮后，分别与皮影人的皮影人右臂、皮影人左臂、皮影人右腿、皮影人左腿连接；上述所有的伺服电机、收放索滚筒、定滑轮均设置在背景幕上，皮影人通过四个凯芙拉索吊在背景幕朝向观众的正面，四个驱动器分别与供电电源连接。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表演动作；拓展了索驱动机构的应用领域，同时，实现了皮影表演的人机交互式控制。
图1是本实用新型的机电控制系统的结构示意图；[0009]图2是皮影人的机电控制系统局部示意图。图中，1.皮影人右臂，2.皮影人左臂，3.皮影人右腿，4.皮影人左腿，5.定滑轮， 6.收放索滚筒，7.凯芙拉索，8.背景幕，9.伺服电机，10.驱动器，12.运动控制卡，13.主控计算机。
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。如图1、图2，本实用新型是一种用于皮影表演的索驱动机电控制系统，其结构是， 包括主控计算机12，在主控计算机12中安装有运动控制卡13，运动控制卡13通过四个(伺服电机)驱动器10分别与四个伺服电机9连接，四个伺服电机9分别与四个收放索滚筒6 各自同轴连接，四个收放索滚筒6上各自连接有一根凯芙拉索7，四根凯芙拉索7各自通过一个橡胶材料的定滑轮5后，与皮影人四个主要活动部位(皮影人右臂1、皮影人左臂2、皮影人右腿3、皮影人左腿4)分别连接；上述所有的伺服电机9、收放索滚筒6、定滑轮5均设置在背景幕8上，皮影人通过四个凯芙拉索7吊在背景幕8朝向观众的正面，四个(伺服电机)驱动器10分别与供电电源连接，接受供电。主控计算机12及其运动控制卡13中存储有用于控制各个驱动器10的皮影表演
预存程序。皮影人的四肢(皮影人右臂1、皮影人左臂2、皮影人右腿3、皮影人左腿4)采用透明、轻质材料制作，并将彩色的皮影材料黏贴在有机玻璃上形成多样的皮影人造型。收放索滚筒6是一种小型收放索机构由于皮影人轻质，其驱动电机轴细，驱动机构无需通过减速器连接到收放索的滚筒上，因此，收放索滚筒6采用轻质材料——聚四氟乙烯橡胶材料，加工方便且轻质，通过小螺钉前端的旋进旋出(类似于键连接)实现滚筒与驱动电机轴的轴向运动传递。该结构一方面不会增加电机的负荷，另一方面也使滚索小巧而灵活。本实用新型系统的工作原理是第一，选择皮影舞蹈音乐选段并分解动作，获得计算机输出指令的数据信息。比如舞蹈《俏夕阳》取材于民间艺术唐山皮影戏，皮影舞蹈动作编排主要来源于06年春晚舞蹈《俏夕阳》表演。利用音乐和动作的节奏以及密集特征的相关性来驱动整个编舞过程。综合音符起始点、和旋变化、鼓点模式等特征分析音乐的节奏， 将其切分为较小的动作——音乐片段组合并进行优化，所使用的动作及音乐片段长度平均在1秒至3秒之间，这样不仅可以在较细的粒度上充分挖掘特征，而且大大便利了动作数据的重复使用。由于音乐节拍变化具有周期特性，且节拍的位置往往与音符突变的极限点的位置重合，因此根据突变点的检测和节拍的推测对动作——音乐片段进行反复处理和优化，使其达到较高的匹配质量。而且，对音乐-动作片段之间的平滑连接程度进行分析，再应用动作连接、变形和动作融合技术进一步优化所合成动作的视觉效果。第二，皮影人机电系统的软件和硬件实现。搭建系统的硬件平台如图1、图2所示，皮影人的四肢分别通过一个凯芙拉索7绕过一个定滑轮5和一个收放索滚筒6连接到相应的伺服电机9上，根据软件流程图编制皮影人随音乐舞动的动作自动控制程序和控制界面，通过主控计算机12中的运动控制卡13对四套伺服电机9同时分别发送相应动作所对应的脉冲指令，从而实现皮影人的四肢随着音乐节拍协调地动作。
权利要求1.一种用于皮影表演的索驱动机电控制系统，其特征在于包括主控计算机(12)，在主控计算机(1 中安装有运动控制卡(13)，运动控制卡(1 分别与四个驱动器(10)连接，四个驱动器(10)分别与四个伺服电机(9) 一一对应连接，四个伺服电机(9)分别与四个收放索滚筒(6) —一对应同轴连接，四个收放索滚筒(6)上连接有一根凯芙拉索(7)，每根凯芙拉索(7)通过一个定滑轮( 后，分别与皮影人的皮影人右臂(1)、皮影人左臂O)、 皮影人右腿(3)、皮影人左腿(4)连接；上述所有的伺服电机(9)、收放索滚筒(6)、定滑轮 (5)均设置在背景幕(8)上，皮影人通过四个凯芙拉索(7)吊在背景幕(8)朝向观众的正面，四个驱动器(10)分别与供电电源连接。
2.根据权利要求1所述的用于皮影表演的索驱动机电控制系统，其特征在于所述的皮影人四肢，即皮影人右臂(1)、皮影人左臂( 、皮影人右腿C3)、皮影人左腿(4)均采用透明、轻质材料制作。
专利摘要本实用新型公开了一种用于皮影表演的索驱动机电控制系统，包括主控计算机，在主控计算机中安装有运动控制卡，运动控制卡分别与四个驱动器连接，四个驱动器分别与四个伺服电机一一对应连接，四个伺服电机分别与四个收放索滚筒一一对应同轴连接，四个收放索滚筒上连接有一根凯芙拉索，每根凯芙拉索通过一个定滑轮后，分别与皮影人的皮影人右臂、皮影人左臂、皮影人右腿、皮影人左腿连接；上述所有的伺服电机、收放索滚筒、定滑轮均设置在背景幕上，皮影人通过四个凯芙拉索吊在背景幕朝向观众的正面，四个驱动器分别与供电电源连接。本实用新型的系统，能够实现皮影人的四肢随着音乐节拍协调地自动表演，代替了人工表演。
文档编号G05B15/02GK202230328SQ20112029556
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, 杨明顺, 汤奥斐, 袁启龙, 郑建明, 魏凯 申请人:西安理工大学