專(zhuān)利名稱(chēng)：使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置。
技術(shù)背景科技是第一生產(chǎn)力，提高全民族的科技素質(zhì)是強(qiáng)國(guó)富民的基本國(guó)策，尤其對(duì)青少年從小進(jìn)行高科技實(shí)現(xiàn)、形象教育使他們感受高科技無(wú)窮奧妙，激發(fā)他們對(duì)高科技知識(shí)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，這是祖國(guó)的希望，民族的未來(lái)。上?？萍拣^就是上海市政府投資興建的科技教育基地。把科學(xué)性與娛樂(lè)性相結(jié)合，創(chuàng)造出具有高科技技術(shù)含量的展品是國(guó)際上近些年來(lái)的新興產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)在已發(fā)展到相當(dāng)高的水平，能精確地重復(fù)空間定位，能變速空間運(yùn)動(dòng)，能經(jīng)編程實(shí)現(xiàn)邏輯程序控制，能與外部計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通訊等等。與現(xiàn)代化的自動(dòng)控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)編程控制相結(jié)合，可以得到驚人的效果。但是現(xiàn)有的機(jī)器人技術(shù)都是給人一種遠(yuǎn)距離的感覺(jué)，真正與平民百姓相結(jié)合的很少或幾乎沒(méi)有，因此機(jī)器人技術(shù)往往給人一種高深莫測(cè)的感覺(jué)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是為了開(kāi)發(fā)一種適合科技館、博覽館等公共場(chǎng)所使用，由游客參與的，集科學(xué)性與娛樂(lè)性相結(jié)合的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置。游客通過(guò)按鍵操作鼠標(biāo)隨心選擇觀摩機(jī)器人跳舞的節(jié)目，既享受到機(jī)器人跳舞帶來(lái)的樂(lè)趣和神奇，同時(shí)也感受高科技的無(wú)窮魅力，激發(fā)探索高科技領(lǐng)域的強(qiáng)烈愿望，達(dá)到科技教育的目的。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，包括機(jī)器人，其特點(diǎn)是，還包括一參與者操作系統(tǒng)、一中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、以及設(shè)在機(jī)器人內(nèi)部的機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)；
所述的參與者操作系統(tǒng)包括參與者操作界面、參與者操作控制單元；所述參與者操作界面與參與者操作控制單元雙向連接；所述的參與者操作控制單元與中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雙向連接；所述的中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括中央控制單元、管理操作單元、系統(tǒng)運(yùn)行單元、系統(tǒng)安全單元、存儲(chǔ)單元以及接口單元；所述的中央控制單元用于對(duì)總體的資源和功能進(jìn)行安排協(xié)調(diào)，程序自動(dòng)控制各執(zhí)行系統(tǒng)，并根據(jù)各執(zhí)行系統(tǒng)反饋的信息作出反應(yīng)，該中央控制單元與參與者操作控制單元雙向連接，該中央控制單元并與管理操作單元、系統(tǒng)運(yùn)行單元、系統(tǒng)安全單元雙向連接；所述的管理操作單元、系統(tǒng)運(yùn)行單元與存儲(chǔ)單元雙向連接；所述的系統(tǒng)運(yùn)行單元、系統(tǒng)安全單元與接口單元雙向連接；所述的機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)包括一接口單元、機(jī)器人控制單元以及至少一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與機(jī)器人控制單元雙向連接，該接口單元與中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接口單元雙向連接；中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)接口向機(jī)器人控制單元傳遞控制命令以及參數(shù)，機(jī)器人控制單元根據(jù)該控制命令以及參數(shù)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的舞蹈動(dòng)作。
上述使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其中，所述的中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)接口單元向機(jī)器人控制單元傳遞的控制命令以及參數(shù)包括啟動(dòng)、停止、暫停、預(yù)編動(dòng)作模塊調(diào)用、運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)值、運(yùn)動(dòng)速度值、運(yùn)動(dòng)方式等等。
上述使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其中，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)單元與其連接的機(jī)械臂構(gòu)成。
上述使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其中，所述的管理操作單元用于提供管理員操作界面以及各項(xiàng)功能。管理功能包括舞曲新增、刪除、編輯。還具有監(jiān)視機(jī)器人、游客操作界面各項(xiàng)狀態(tài)報(bào)警信息等功能；該管理操作單元包括一管理員操作界面、一動(dòng)作庫(kù)管理模塊、一舞曲管理模塊、一舞曲節(jié)拍生成模塊、一舞蹈動(dòng)作指令生成模塊；所述的管理員操作界面分別與動(dòng)作庫(kù)管理模塊、舞曲管理模塊、舞曲節(jié)拍生成模塊雙向連接，所述的舞曲節(jié)拍生成模塊與舞蹈動(dòng)作指令生成模塊雙向連接。
上述使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其中，所述的系統(tǒng)運(yùn)行單元包括燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊、動(dòng)作輸出模塊、燈光控制模塊、舞曲播放控制模塊；所述的燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊的輸入端分別與管理操作單元的舞曲節(jié)拍生成模塊以及舞曲播放控制模塊的輸出端連接，該燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊的輸出端與動(dòng)作輸出模塊的輸入端連接，該燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊還與燈光控制模塊雙向連接。
上述使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其中，所述的系統(tǒng)安全單元用于處理各項(xiàng)安全事務(wù)，對(duì)各項(xiàng)狀況信息和型號(hào)作判斷，如果出現(xiàn)安全隱患或者故障立即作出相應(yīng)反應(yīng)，并且通知中央控制模塊作進(jìn)一步處理；該系統(tǒng)安全單元包括系統(tǒng)安全動(dòng)態(tài)偵測(cè)模塊、系統(tǒng)安全智能評(píng)估模塊、系統(tǒng)安全預(yù)防處理模塊，所述的系統(tǒng)安全動(dòng)態(tài)偵測(cè)模塊與系統(tǒng)安全智能評(píng)估模塊雙向連接，系統(tǒng)安全智能評(píng)估模塊與系統(tǒng)安全預(yù)防處理模塊雙向連接。
上述使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其中，所述的存儲(chǔ)單元用于為舞曲和動(dòng)作編排等信息提供存放空間，以便于應(yīng)用和維護(hù)更新等管理；該存儲(chǔ)單元包括動(dòng)作庫(kù)和舞曲注冊(cè)庫(kù)，其中所述的動(dòng)作庫(kù)與管理操作單元的管理員操作界面雙向連接，該動(dòng)作庫(kù)的輸出端與系統(tǒng)運(yùn)行單元的動(dòng)作輸出模塊的輸入端連接；所述的舞曲注冊(cè)庫(kù)與管理操作單元的舞曲管理模塊雙向連接，與系統(tǒng)運(yùn)行單元的動(dòng)作輸出模塊雙向連接，該舞曲注冊(cè)庫(kù)的輸出端還與系統(tǒng)運(yùn)行單元的燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊的輸入端連接。
上述使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其中，所述的接口單元用于為中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)提供各種與其他設(shè)備通訊的方法和途徑；該接口單元分別與系統(tǒng)運(yùn)行單元的動(dòng)作輸出模塊和舞曲播放控制模塊以及與系統(tǒng)安全單元的系統(tǒng)安全預(yù)防處理模塊雙向連接；該接口單元還與機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)的接口單元雙向連接。
上述使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其中，還包括一信號(hào)隔離和處理單元，設(shè)在中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)之間，該信號(hào)隔離和處理單元中包括一接口單元、一信號(hào)處理模塊以及一機(jī)器人通訊模塊，所述的信號(hào)處理模塊以及機(jī)器人通訊模塊分別與接口單元雙向連接，該接口單元又與中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)的接口單元雙向連接。
上述使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其中，還包括一燈光系統(tǒng)和一音響系統(tǒng)，設(shè)置在舞臺(tái)的適當(dāng)位置，分別與信號(hào)隔離和處理單元的接口單元雙向連接。
由于本實(shí)用新型采用了以上的技術(shù)方案，工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作根據(jù)音樂(lè)節(jié)奏進(jìn)行動(dòng)作，機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏變化而產(chǎn)生動(dòng)作的變化，時(shí)而表現(xiàn)柔和；時(shí)而表現(xiàn)舒緩；時(shí)而表現(xiàn)強(qiáng)烈；富有節(jié)奏感。通過(guò)自動(dòng)控制與計(jì)算機(jī)編程程序可以使工業(yè)機(jī)器人按照人的意愿完成運(yùn)動(dòng)，并且具有時(shí)間上和空間上雙重的精確度。在軟件平臺(tái)上調(diào)節(jié)音樂(lè)節(jié)奏的快慢，可以控制機(jī)器人動(dòng)作的速度快慢，隨之產(chǎn)生變化。


本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步給出。
圖1是本實(shí)用新型使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置的總體控制部件電方框圖。
圖3是圖2的中央計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)展開(kāi)時(shí)的總體結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，包括機(jī)器人1，還包括一參與者操作系統(tǒng)2、一中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3、以及設(shè)在機(jī)器人內(nèi)部的機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)4。本實(shí)施例中機(jī)器人由三臺(tái)工業(yè)機(jī)器人構(gòu)成，每臺(tái)機(jī)器人的底部固定在表演場(chǎng)地上，根據(jù)音樂(lè)節(jié)奏進(jìn)行跳舞表演，其旋轉(zhuǎn)表演的最大半徑是R。機(jī)器人擬人化的動(dòng)作與隨音樂(lè)節(jié)奏變化而產(chǎn)生動(dòng)作的變化，時(shí)而表現(xiàn)柔和；時(shí)而表現(xiàn)舒緩；時(shí)而表現(xiàn)強(qiáng)烈；富有節(jié)奏感。通過(guò)啟動(dòng)控制與計(jì)算機(jī)編程程序可以使工業(yè)機(jī)器人按照人的意愿完成運(yùn)動(dòng)，并且具有時(shí)間上和空間上雙重的精確度。通過(guò)設(shè)計(jì)，三臺(tái)機(jī)器人將完成人類(lèi)所無(wú)法表現(xiàn)的整齊劃一的舞蹈表演。配合炫目的燈光幻影與震撼的音響效果，給參與者帶來(lái)高科技的享受。
請(qǐng)參閱圖2、圖3，其中圖2是簡(jiǎn)圖，圖3是本實(shí)用新型機(jī)器人跳舞互動(dòng)裝置總體方框圖。通過(guò)對(duì)一組工業(yè)機(jī)器人動(dòng)作的編輯，賦予它們優(yōu)美的舞蹈動(dòng)作，體現(xiàn)人們是可以通過(guò)自動(dòng)控制與計(jì)算機(jī)程序編輯的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)作與音樂(lè)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。并且機(jī)器人表演的舞蹈節(jié)目可以根據(jù)需要，對(duì)曲目進(jìn)行反復(fù)的編輯，增添新表演內(nèi)容。
所述的參與者操作系統(tǒng)2包括參與者操作界面21、參與者操作控制單元22；所述參與者操作界面與參與者操作控制單元22雙向連接；所述的參與者操作控制單元22與中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雙向連接。
所述的中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3包括中央控制單元31、管理操作單元32、系統(tǒng)運(yùn)行單元33、系統(tǒng)安全單元34、存儲(chǔ)單元3535以及接口單元36。中央控制單元31用于對(duì)總體的資源和功能進(jìn)行安排協(xié)調(diào)，程序自動(dòng)控制各執(zhí)行系統(tǒng)，并根據(jù)各執(zhí)行系統(tǒng)反饋的信息作出反應(yīng)。該中央控制單元31與參與者操作控制單元22雙向連接，該中央控制單元31并與管理操作單元32、系統(tǒng)運(yùn)行單元33、系統(tǒng)安全單元34雙向連接；所述的管理操作單元32、系統(tǒng)運(yùn)行單元33與存儲(chǔ)單元35雙向連接；所述的系統(tǒng)運(yùn)行單元33、系統(tǒng)安全單元34與接口單元雙向連接。其中，所述的管理操作單元32用于提供管理員操作界面321以及各項(xiàng)功能。管理功能包括舞曲新增、刪除、編輯。還具有監(jiān)視機(jī)器人、游客操作界面各項(xiàng)狀態(tài)報(bào)警信息等功能。管理操作單元32包括一管理員操作界面321、一動(dòng)作庫(kù)351管理模塊322、一舞曲管理模塊323、一舞曲節(jié)拍生成模塊324、一舞蹈動(dòng)作指令生成模塊325和一指令文本326；所述的管理員操作界面321分別與動(dòng)作庫(kù)351管理模塊322、舞曲管理模塊323、舞曲節(jié)拍生成模塊324雙向連接，所述的舞曲節(jié)拍生成模塊324的輸出分別與系統(tǒng)運(yùn)行單元33的燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊331和舞蹈動(dòng)作指令生成模塊325的輸入端連接，指令文本326與舞蹈動(dòng)作指令生成模塊325雙向連接。中央控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)地向機(jī)器人控制單元42傳遞不同的參數(shù)和調(diào)用不同的預(yù)編動(dòng)作模塊實(shí)現(xiàn)舞蹈動(dòng)作。這些參數(shù)的值和動(dòng)作模塊的順序可以是預(yù)先編譯好的，也可以是根據(jù)情況實(shí)時(shí)分析得出的。
所述的系統(tǒng)運(yùn)行單元33用于各項(xiàng)執(zhí)行系統(tǒng)包括機(jī)器人系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、音響系統(tǒng)和游客操作系統(tǒng)。該單元包括燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊331、動(dòng)作輸出模塊332、燈光控制模塊333、舞曲播放控制模塊334；其中燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊331的輸入端分別與管理操作單元32的舞曲節(jié)拍生成模塊324以及舞曲播放控制模塊334的輸出端連接，該燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊331的輸出端與動(dòng)作輸出模塊332的輸入端連接，該燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊331還與燈光控制模塊333雙向連接。
所述的系統(tǒng)安全單元34用于處理各項(xiàng)安全事務(wù)，對(duì)各項(xiàng)狀況信息和型號(hào)作判斷，如果出現(xiàn)安全隱患或者故障立即作出相應(yīng)反應(yīng)，并且通知中央控制模塊作進(jìn)一步處理。該系統(tǒng)安全單元34包括系統(tǒng)安全動(dòng)態(tài)偵測(cè)模塊341、系統(tǒng)安全智能評(píng)估模塊342、系統(tǒng)安全預(yù)防處理模塊343，其中系統(tǒng)安全動(dòng)態(tài)偵測(cè)模塊341與系統(tǒng)安全智能評(píng)估模塊342雙向連接，系統(tǒng)安全智能評(píng)估模塊342與系統(tǒng)安全預(yù)防處理模塊343雙向連接。
所述的存儲(chǔ)單元35用于為舞曲和動(dòng)作編排等信息提供存放空間，以便于應(yīng)用和維護(hù)更新等管理。該存儲(chǔ)單元35包括動(dòng)作庫(kù)351和舞曲注冊(cè)庫(kù)352，其中動(dòng)作庫(kù)351與管理操作單元32的管理員操作界面321雙向連接，該動(dòng)作庫(kù)351的輸出端與系統(tǒng)運(yùn)行單元33的動(dòng)作輸出模塊332的輸入端連接；舞曲注冊(cè)庫(kù)352與管理操作單元32的舞曲管理模塊323雙向連接，與系統(tǒng)運(yùn)行單元33的動(dòng)作輸出模塊332雙向連接，該舞曲注冊(cè)庫(kù)352的輸出端還與系統(tǒng)運(yùn)行單元33的燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊331的輸入端連接。
所述的機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)4包括一接口單元41、機(jī)器人控制單元42以及至少一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)43；執(zhí)行機(jī)構(gòu)43由伺服電機(jī)單元與其連接的機(jī)械臂構(gòu)成，其與機(jī)器人控制單元42雙向連接，接口單元與中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接口單元雙向連接；中央控制計(jì)算機(jī)通過(guò)接口向機(jī)器人控制單元42傳遞控制命令以及參數(shù)，機(jī)器人控制單元42根據(jù)該控制命令以及參數(shù)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)43的舞蹈動(dòng)作。中央控制計(jì)算機(jī)通過(guò)接口向機(jī)器人控制單元42傳遞的控制命令以及參數(shù)包括啟動(dòng)、停止、暫停、預(yù)編動(dòng)作模塊調(diào)用、運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)值、運(yùn)動(dòng)速度值、運(yùn)動(dòng)方式等等。
所述的接口單元有多個(gè)，包括中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)3內(nèi)的接口單元36和機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)中的接口單元41，用于為中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)3提供各種與其他設(shè)備通訊的方法和途徑。其中中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)3中的接口單元36分別與系統(tǒng)運(yùn)行單元33的動(dòng)作輸出模塊332和舞曲播放控制模塊334以及與系統(tǒng)安全單元34的系統(tǒng)安全預(yù)防處理模塊343雙向連接。
為了保證信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，本?shí)用新型還包括一信號(hào)隔離和處理單元5，設(shè)在中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)3和機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)4之間，該信號(hào)隔離和處理單元5中包括一接口單元51、一信號(hào)處理模塊52以及一機(jī)器人通訊模塊53，所述的信號(hào)處理模塊52以及機(jī)器人通訊模塊53分別與接口單元雙向連接，該接口單元又與中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)3和機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)4的接口單元41雙向連接。
為了增加觀摩效果，本實(shí)用新型使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置還包括分別與信號(hào)隔離和處理單元的接口單元雙向連接一燈光系統(tǒng)6和一音響系統(tǒng)7，該燈光系統(tǒng)6和一音響系統(tǒng)7安裝在舞臺(tái)的適當(dāng)位置。
機(jī)器人舞蹈動(dòng)作與音樂(lè)時(shí)間協(xié)調(diào)性控制要指揮機(jī)器人動(dòng)作一首完整的曲目時(shí)，只要按照舞曲的風(fēng)格，在舞蹈動(dòng)作模塊庫(kù)351中尋找相近風(fēng)格的舞蹈動(dòng)作程序，再?gòu)拇祟?lèi)音樂(lè)時(shí)間控制模塊的時(shí)間程序中取出不同節(jié)奏的動(dòng)作模塊，按照時(shí)序排列，加以整合與微調(diào)，生成新的機(jī)器人舞蹈動(dòng)作。
下面以欲安裝在科技館中的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置為例進(jìn)一步解釋其動(dòng)作的要領(lǐng)，其中參與者為游客。
機(jī)器人舞蹈中止、恢復(fù)與更新程序控制在游客觀賞機(jī)器人跳舞的過(guò)程中，可以通過(guò)游客操作平臺(tái)，命令機(jī)器人改跳另一首舞曲。機(jī)器人接收到游客操作平臺(tái)的命令后，首先停止當(dāng)前的舞蹈，然后恢復(fù)到初始狀態(tài)。最后重新開(kāi)始新的舞蹈。
舞蹈節(jié)奏控制對(duì)每個(gè)舞蹈段落分開(kāi)獨(dú)立程序，每一種舞蹈段落又設(shè)計(jì)了快、中、慢不同節(jié)奏的時(shí)速調(diào)整。
機(jī)器人跳舞動(dòng)作編輯平臺(tái)選擇合適的歌曲——選擇音樂(lè)的格式及節(jié)拍自動(dòng)采集平臺(tái)——MIDI文件保存的是不同樂(lè)曲的播放指令，選擇MIDI文件作為音樂(lè)格式可以由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)取出音樂(lè)的節(jié)拍發(fā)生點(diǎn)——或手動(dòng)采集音樂(lè)節(jié)拍的平臺(tái)(如果音樂(lè)的格式不是MIDI文件，音樂(lè)編輯平臺(tái)含有手動(dòng)采集音樂(lè)節(jié)拍平臺(tái)，該平臺(tái)通過(guò)取出音樂(lè)段的時(shí)間及該時(shí)間段的節(jié)拍個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算節(jié)拍時(shí)間間隔，保存在文件中，這種方法依賴(lài)于用戶(hù)并且會(huì)產(chǎn)生誤差)——音樂(lè)節(jié)拍的手動(dòng)調(diào)整(手動(dòng)采集的音樂(lè)節(jié)拍，可能與真實(shí)的音樂(lè)節(jié)拍有差距，在新的音樂(lè)編輯平臺(tái)里，可以通過(guò)音樂(lè)解碼控制音樂(lè)的播放，同時(shí)讀出保存在文件中的音樂(lè)節(jié)拍，并以滑塊的形式顯示在屏幕上，通過(guò)上面顯示當(dāng)前播放的音樂(lè)位置，下面顯示音樂(lè)節(jié)拍的位置，很容易觀察到音樂(lè)節(jié)拍點(diǎn)與滑塊的差異，程序提供用戶(hù)接口允許用戶(hù)拖動(dòng)滑塊進(jìn)行節(jié)拍點(diǎn)的調(diào)整，反復(fù)操作，直到音樂(lè)的節(jié)拍點(diǎn)非常準(zhǔn)確為止，重新保存節(jié)拍文件)機(jī)器人動(dòng)作仿真在機(jī)器人動(dòng)作三維動(dòng)畫(huà)仿真軟件中讀入生成的機(jī)器人時(shí)序，運(yùn)行該時(shí)序，觀察機(jī)器人的動(dòng)作；該仿真軟件能顯示出機(jī)器人動(dòng)作每一步的執(zhí)行時(shí)間，由于機(jī)器人自身特性的限制，機(jī)器人的動(dòng)作執(zhí)行時(shí)間可能與要求的運(yùn)行時(shí)間有差異(該時(shí)間由音樂(lè)節(jié)拍間隔決定)。調(diào)整該指令的機(jī)器人動(dòng)作速度，單步運(yùn)行該步，直到運(yùn)行時(shí)間等于節(jié)拍間隔。
機(jī)器人動(dòng)作控制中心機(jī)器人動(dòng)作控制中心提供給管理及操作人員用于現(xiàn)場(chǎng)的操作與控制，它獨(dú)立于音樂(lè)編輯平臺(tái)、仿真軟件。三臺(tái)工業(yè)機(jī)器人與計(jì)算機(jī)現(xiàn)代控制技術(shù)結(jié)合，使機(jī)器人在音樂(lè)的伴奏下翩翩起舞。游客可以走到操作臺(tái)前面，選擇自己喜愛(ài)的舞曲，然后觀看機(jī)器人按照自己的要求跳舞。一支舞蹈結(jié)束以后，機(jī)器人恢復(fù)靜止的姿態(tài)，并向游客致謝“謝謝您觀看我們的表演。請(qǐng)您到操作臺(tái)選擇新的舞曲，讓我們?cè)俅螢榇蠹冶硌荨！庇慰涂梢赃x擇新的舞曲，并再一次饒有興趣地觀看機(jī)器人的舞蹈。
游客通過(guò)按鍵操作鼠標(biāo)隨心選擇觀摩機(jī)器人跳舞的節(jié)目，既享受到機(jī)器人跳舞帶來(lái)的樂(lè)趣和神奇，同時(shí)也感受到高科技的無(wú)窮魅力，激發(fā)探索高科技領(lǐng)域的強(qiáng)烈愿望，達(dá)到科技教育的目的。
權(quán)利要求1.使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，包括機(jī)器人，其特征在于，還包括一參與者操作系統(tǒng)、一中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、以及設(shè)在機(jī)器人內(nèi)部的機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)；所述的參與者操作系統(tǒng)包括參與者操作界面、參與者操作控制單元；所述參與者操作界面與參與者操作控制單元雙向連接；所述的參與者操作控制單元與中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雙向連接；所述的中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括中央控制單元、管理操作單元、系統(tǒng)運(yùn)行單元、系統(tǒng)安全單元、存儲(chǔ)單元以及接口單元；所述的中央控制單元用于對(duì)總體的資源和功能進(jìn)行安排協(xié)調(diào)，程序自動(dòng)控制各執(zhí)行系統(tǒng)，并根據(jù)各執(zhí)行系統(tǒng)反饋的信息作出反應(yīng)，該中央控制單元與參與者操作控制單元雙向連接，該中央控制單元并與管理操作單元、系統(tǒng)運(yùn)行單元、系統(tǒng)安全單元雙向連接；所述的管理操作單元、系統(tǒng)運(yùn)行單元與存儲(chǔ)單元雙向連接；所述的系統(tǒng)運(yùn)行單元、系統(tǒng)安全單元與接口單元雙向連接；所述的機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)包括一接口單元、機(jī)器人控制單元以及至少一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與機(jī)器人控制單元雙向連接，該接口單元與中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接口單元雙向連接；中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)接口向機(jī)器人控制單元傳遞控制命令以及參數(shù)，機(jī)器人控制單元根據(jù)該控制命令以及參數(shù)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的舞蹈動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其特征在于，所述的中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)接口單元向機(jī)器人控制單元傳遞的控制命令以及參數(shù)包括啟動(dòng)、停止、暫停、預(yù)編動(dòng)作模塊調(diào)用、運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)值、運(yùn)動(dòng)速度值以及運(yùn)動(dòng)方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其特征在于，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)單元與其連接的機(jī)械臂構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其特征在于，所述的管理操作單元包括一管理員操作界面、一動(dòng)作庫(kù)管理模塊、一舞曲管理模塊、一舞曲節(jié)拍生成模塊、一舞蹈動(dòng)作指令生成模塊；所述的管理員操作界面分別與動(dòng)作庫(kù)管理模塊、舞曲管理模塊、舞曲節(jié)拍生成模塊雙向連接，所述的舞曲節(jié)拍生成模塊與舞蹈動(dòng)作指令生成模塊雙向連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其特征在于，所述的系統(tǒng)運(yùn)行單元包括燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊、動(dòng)作輸出模塊、燈光控制模塊、舞曲播放控制模塊；所述的燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊的輸入端分別與管理操作單元的舞曲節(jié)拍生成模塊以及舞曲播放控制模塊的輸出端連接，該燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊的輸出端與動(dòng)作輸出模塊的輸入端連接，該燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊還與燈光控制模塊雙向連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其特征在于，所述的系統(tǒng)安全單元包括系統(tǒng)安全動(dòng)態(tài)偵測(cè)模塊、系統(tǒng)安全智能評(píng)估模塊、系統(tǒng)安全預(yù)防處理模塊，所述的系統(tǒng)安全動(dòng)態(tài)偵測(cè)模塊與系統(tǒng)安全智能評(píng)估模塊雙向連接，系統(tǒng)安全智能評(píng)估模塊與系統(tǒng)安全預(yù)防處理模塊雙向連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其特征在于，所述的存儲(chǔ)單元包括動(dòng)作庫(kù)和舞曲注冊(cè)庫(kù)，其中所述的動(dòng)作庫(kù)與管理操作單元的管理員操作界面雙向連接，該動(dòng)作庫(kù)的輸出端與系統(tǒng)運(yùn)行單元的動(dòng)作輸出模塊的輸入端連接；所述的舞曲注冊(cè)庫(kù)與管理操作單元的舞曲管理模塊雙向連接，與系統(tǒng)運(yùn)行單元的動(dòng)作輸出模塊雙向連接，該舞曲注冊(cè)庫(kù)的輸出端還與系統(tǒng)運(yùn)行單元的燈光/音響/動(dòng)作同步控制模塊的輸入端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其特征在于，所述的接口單元分別與系統(tǒng)運(yùn)行單元的動(dòng)作輸出模塊和舞曲播放控制模塊以及與系統(tǒng)安全單元的系統(tǒng)安全預(yù)防處理模塊雙向連接；該接口單元還與機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)的接口單元雙向連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其特征在于，還包括一信號(hào)隔離和處理單元，設(shè)在中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)之間，該信號(hào)隔離和處理單元中包括一接口單元、一信號(hào)處理模塊以及一機(jī)器人通訊模塊，所述的信號(hào)處理模塊以及機(jī)器人通訊模塊分別與接口單元雙向連接，該接口單元又與中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)的接口單元雙向連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，其特征在于，還包括一燈光系統(tǒng)和一音響系統(tǒng)，分別與信號(hào)隔離和處理單元中的接口單元雙向連接。
專(zhuān)利摘要使機(jī)器人隨音樂(lè)節(jié)奏跳舞的互動(dòng)裝置，包括機(jī)器人，其特點(diǎn)是，還包括一參與者操作系統(tǒng)、一中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、以及設(shè)在機(jī)器人內(nèi)部的機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)；參與者操作系統(tǒng)包括參與者操作界面及與其雙向連接的參與者操作控制單元；中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括中央控制單元及分別與其雙向連接的管理操作單元、系統(tǒng)運(yùn)行單元、系統(tǒng)安全單元、存儲(chǔ)單元、接口單元；中央控制單元與參與者操作控制單元雙向連接。機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)包括一接口單元及與其雙向連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該接口單元并與中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雙向連接。游客自選觀摩機(jī)器人跳舞的節(jié)目，既享受到機(jī)器人跳舞帶來(lái)的樂(lè)趣和神奇，也感受高科技的無(wú)窮魅力，激發(fā)探索高科技領(lǐng)域的強(qiáng)烈愿望，達(dá)到科技教育的目的。
文檔編號(hào)B25J13/06GK2715930SQ200420021958
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者胡學(xué)增, 梁兆正, 許永順, 張亦弛, 周宜, 薛蘇杭, 宋穎, 申朝旭 申請(qǐng)人:上海科技館