一种乐器吹奏机器人的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种乐器吹奏机器人的控制系统，包括用于向气路控制电路、嘴部控制电路、手部控制电路发送控制指令的主控制电路；用于根据接收的控制指令向气路模块发送执行指令的气路控制电路；用于根据接收的控制指令向嘴部模块发送执行指令的嘴部控制电路；用于根据接收的控制指令向手部模块发送执行指令的手部控制电路；用于执行相应的气压、气流控制操作，并向主控制电路返回相关的监测数据的气路模块；用于执行相应的哨片、舌头控制操作的嘴部模块；用于执行相应的手指控制指令的手部模块；本实用新型能够有效控制机器人在吹奏时气压、气流变化，嘴部动作和手指运动，控制精度高，可实现对音符的精准把握，准确演奏出完整乐曲。
【专利说明】一种乐器吹奏机器人的控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种乐器吹奏机器人的控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，用于吹奏乐器的机器人的气路方面缺乏对气压、气流的控制，致使吹奏时由于气压气流控制不准确，导致音符吹奏不准确，另外，机器人吹奏时，空气比较干燥，难以吹出像人嘴吹奏出的音符，另外，采用步进电机控制机器人嘴部和手指的运动，然而，步进电机控制精度较低，且如果控制不当容易产生共振，难以运转到较高的转速。难以获得较大的转矩；超过负载时会破坏同步，高速工作时会发出振动和噪声。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够有效控制机器人吹奏时气压、气流变化、嘴部动作和手指运动，在对气压、气流实时监测的基础上建立闭环控制，实现对音符的精准把握，准确演奏出完整乐曲的乐器吹奏机器人的控制系统。
[0004]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种乐器吹奏机器人的控制系统，包括主控制电路、气路控制电路、嘴部控制电路、手部控制电路、气路模块、嘴部模块、手部丰旲块；
[0005]所述主控制电路用于向气路控制电路、嘴部控制电路、手部控制电路发送控制指令；
[0006]所述气路控制电路用于根据接收的控制指令向气路模块发送执行指令；
[0007]所述嘴部控制电路用于根据接收的控制指令向嘴部模块发送执行指令；
[0008]所述手部控制电路用于根据接收的控制指令向手部模块发送执行指令；
[0009]所述气路模块用于根据接收的执行指令执行相应的气压、气流控制操作，并向主控制电路返回相关的监测数据；
[0010]所述嘴部模块用于根据接收的执行指令执行相应的哨片、舌头控制操作；
[0011]所述手部模块用于根据接收的执行指令执行相应的手指控制指令。
[0012]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0013]进一步，所述气路模块包括通过气管依次连接的空气压缩机、比例阀、流量计、止逆阀、加湿器和嘴部的进气管。
[0014]进一步，所述气路控制电路根据接收的控制指令向气路模块的比例阀和流量计发送相应的气压、气流控制命令。
[0015]进一步，所述嘴部模块包括控制哨片动作的电机和控制舌头动作的舵机。
[0016]进一步，所述嘴部控制电路根据接收的控制指令向嘴部模块的电机和舵机发送相应的动作执行指令。
[0017]进一步，所述手部模块包括控制手指运动的若干个舵机。
[0018]进一步，所述机手部控制电路根据接收的控制指令向手部模块的相应舵机发送相应的动作执行指令。
[0019]进一步，所述主控制电路包括中央处理器、存储器，
[0020]所述存储器用于存储若干个乐谱；
[0021]所述中央处理器用于读取存储器中的乐谱，进行译码处理，产生相应的控制命令，分别发送给气路控制电路、嘴部控制电路和手部控制电路。
[0022]进一步，所述气路控制电路、嘴部控制电路和手部控制电路均包括处理器，所述处理器用于将接收的控制命令转换成比例阀、流量计、电机或舵机能识别的指令信号。
[0023]本实用新型的有益效果是:
[0024]I)在气路控制方面采用闭环控制，实现机器人吹奏乐器时对气压和气流的有效控制，且气路模块加湿器的设置，有效控制了气流的湿度，使吹奏乐器时的气流更接近人体呼出的气流；
[0025]2)嘴部模块采用电机控制哨片动作、舵机控制舌头动作，有效控制了嘴部的动作，使吹奏时更接近人嘴动作；
[0026]3)手部模块采用若干个舵机控制手指运动，舵机控制精度高、能够对手指的起始位置、终止位置、移动速度进行精确可靠的控制，且舵机重量轻、体积小，在狭小的空间内可以放置多个舵机；
[0027]本实用新型所述乐器吹奏机器人的控制系统能够有效控制机器人在吹奏时气压、气流变化，嘴部动作和手指运动，在对气压、气流实时监测的基础上建立闭环控制，控制精度高，可实现对音符的精准把握，准确演奏出完整乐曲。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型所述一种乐器吹奏机器人的控制系统的系统框图；
[0029]图2为本实用新型所述气路模块的系统框图；
[0030]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0031]1、主控制电路，2、气路控制电路，3、嘴部控制电路，4、手部控制电路，5、气路模块，
6、嘴部模块，7、手部模块，5-1、空气压缩机、5-2、比例阀，5-3、流量计，5-4、止逆阀，5-5、力口湿器，5-6、嘴部的进气管。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0033]如图1所示，一种乐器吹奏机器人的控制系统，其特征在于，包括主控制电路1、气路控制电路2、嘴部控制电路3、手部控制电路4、气路模块5、嘴部模块6、手部模块7 ；
[0034]所述主控制电路I用于向气路控制电路2、嘴部控制电路3、手部控制电路4发送控制指令；
[0035]所述气路控制电路2用于根据接收的控制指令向气路模块5发送执行指令；
[0036]所述嘴部控制电路3用于根据接收的控制指令向嘴部模块6发送执行指令；
[0037]所述手部控制电路4用于根据接收的控制指令向手部模块发7送执行指令；
[0038]所述气路模块5用于根据接收的执行指令执行相应的气压、气流控制操作，并向主控制电路I返回相关的监测数据；
[0039]所述嘴部模块6用于根据接收的执行指令执行相应的哨片、舌头控制操作；
[0040]所述手部模块7用于根据接收的执行指令执行相应的手指控制指令。
[0041]如图2所示，所述气路模块5包括通过气管依次连接的空气压缩机5-1、
[0042]比例阀5-2、流量计5-3、止逆阀5_4、加湿器5_5和嘴部的进气管5_6 ；
[0043]其中，所述比例阀5-2可实现对气体气压的连续无级调控；所述流量计5-3的测量及控制的精度高，可以对气路上的气体流量进行精准的测量及控制；所述加湿器5-4使输出气体的湿度接近人体呼出的气体的湿度，保证乐器吹奏时乐器适当的湿润，达到和人吹乐器时同样的效果。
[0044]其中，所述气路控制电路2根据接收的控制指令向气路模块5的比例阀5-2和流量计5-3发送相应的气压、气流控制命令；比例阀5-2和流量计5-3向主控制电路反馈监测数据，主控制电路通过将反馈的监测数据与标准音条件下的气压和流量进行对比，产生比例阀5-2和流量计5-3的微调控制信号，从而达到标准发音的自动控制，因此上述主控制电路1、气路控制电路2分别与比例阀5-2和流量计5-3构成闭环控制。
[0045]其中，所述嘴部模块6包括控制哨片动作的电机和控制舌头动作的舵机，所述嘴部控制电路3根据接收的控制指令向嘴部模块6的电机和舵机发送相应的动作执行指令。
[0046]其中，所述手部模块7包括控制手指运动的若干个舵机，所述机手部控制电路4根据接收的控制指令向手部模块7的相应舵机发送相应的动作执行指令。
[0047]其中，舵机的控制精度高；舵机的控制性能更好，其在运动时可以外接较大的转动负载，输出扭矩较大，而且抗抖动性很好，线性度较高，达到极限时也不会偏离目标。
[0048]其中，所述主控制电路I包括中央处理器、存储器，
[0049]所述存储器用于存储若干个乐谱；
[0050]所述中央处理器用于读取存储器中的乐谱，进行译码处理，产生相应的控制命令，分别发送给气路控制电路、嘴部控制电路和手部控制电路。
[0051 ] 另外，所述气路控制电路2、嘴部控制电路3和手部控制电路4均包括处理器，所述处理器用于将接收的控制命令转换成比例阀、流量计、电机或舵机能识别的指令信号。
[0052]本实用新型所述乐器吹奏机器人的控制系统能够有效控制机器人在吹奏时气压、气流变化，嘴部动作和手指运动，控制精度高，可实现对音符的精准把握，准确演奏出完整乐曲。
[0053]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种乐器吹奏机器人的控制系统，其特征在于，包括主控制电路、气路控制电路、嘴部控制电路、手部控制电路、气路模块、嘴部模块、手部模块； 所述主控制电路与气路控制电路、嘴部控制电路和手部控制电路连接；所述气路控制电路与气路模块连接，所述嘴部控制电路与嘴部模块连接，所述手部控制电路与手部模块连接，所述气路模块的反馈端与主控制电路相连； 所述主控制电路包括中央处理器和存储器，所述存储器用于存储若干个乐谱，所述中央处理器用于读取存储器中的乐谱，进行译码处理，产生相应的控制命令，分别发送给气路控制电路、嘴部控制电路和手部控制电路； 所述气路控制电路、嘴部控制电路和手部控制电路均包括处理器，所述处理器用于将接收的控制命令转换成比例阀、流量计、电机或舵机能识别的指令信号。
2.根据权利要求1所述一种乐器吹奏机器人的控制系统，其特征在于，所述气路模块包括通过气管依次连接的空气压缩机、比例阀、流量计、止逆阀、加湿器和嘴部的进气管。
3.根据权利要求1所述一种乐器吹奏机器人的控制系统，其特征在于，所述嘴部模块包括控制哨片动作的电机和控制舌头动作的舵机。
4.根据权利要求1所述一种乐器吹奏机器人的控制系统，其特征在于，所述手部模块包括控制手指运动的若干个舵机。
【文档编号】G05B19/042GK203444266SQ201320286964
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2013年5月23日
【发明者】范东宇, 马铭阳, 毛明杰, 王晋晖, 罗欣栋, 曾洋, 缪维颖, 刘婷, 朱棣, 张文剑, 何明川, 张雨竹 申请人:北京邮电大学