吹箫娱乐机器人系统的设计

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1、柴路：吹箫娱乐机器人系统的设计1绪论1.1机器人系统概论1.1.1课题背景机器人作为人类20世纪最伟大的发明之一，在短短的4０年内发生了日新月异的变化。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。随着人们生活水平的提高、在21世纪机器人将开拓民用市场，其中重要的一个领域即娱乐机器人．包话音乐机器人,跳舞机器人等。下面我介绍的是管乐器自动演奏机器人――吹笛机器人。1.1.2机器人的发展现状与趋势　　机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自60年代初问世以来，经历40年的发展已取得长足的进步。工业

2、机器人在经历了诞生——成长——成熟期后，已成为制造业中不可少的核心装备，世界上有约75万台工业机器人正与工人朋友并肩战斗在各条战线上。特种机器人作为机器人家族的后起之秀，由于其用途广泛而大有后来居上之势，仿人形机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人等各种用途的特种机器人纷纷面世，而且正以飞快的速度向实用化迈进。1．机器人机构技术　　目前已经开发出了多种类型机器人机构，运动自由度从3自由度到7或８自由度不等，其结构有串联、并联及垂直关节和平面关节多种。目前研究重点是机器人

3、新的结构、功能及可实现性，其目的是使机器功能更强、柔性更大、满足不同目的的需求。另外研究机器人一些新的设计方法，探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载／自重比。同时机器人机构向着模块化、可重构方向发展。2．机器人控制技术　　现已实现了机器人的全数字化控制，控制能力可达21轴的协调运动控制；基于传感器的控制技术已取得了重大进展。目前重点研究开放式、模块化控制系统，人机界面更加友好，具有良好的语言及图形编辑界面。同时机器人的控制器的标准化和网络化以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编

4、程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为重点研究内容。3．数字伺服驱动技术　　机器人已经实现了全数字交流伺服驱动控制，绝对位置反馈。目前正研究利用计算机技术，探索高效的控制驱动算法，提高系统的响应速度和控制精度；同时利用现场总线（FILEDBUS）技术，实现的分布式控制。第11页柴路：吹箫娱乐机器人系统的设计4．多传感系统技术　　为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的应用是其问题解决的关键。目前视觉传感器、激光传感器等已在机器人中成功应用。下一步的研究热点集中在有效可行的（特别是在非线性及非平稳非正态

5、分布的情形下）多传感器融合算法，以及解决传感系统的实用化问题。5．机器人应用技术　　机器人应用技术主要包括机器人工作环境的优化设计和智能作业。优化设计主要利用各种先进的计算机手段，实现设计的动态分析和仿真，提高设计效率和优化。智能作业则是利用传感器技术和控制方法，实现机器人作业的高度柔性和对环境的适应性，同时降低操作人员参与的复杂性。目前，机器人的作业主要靠人的参与实现示教，缺乏自我学习和自我完善的能力。这方面的研究工作刚刚开始。6．机器人网络化技术　　网络化使机器人由独立的系统向群体系统发展，使远距离操作监

6、控、维护及遥控脑型工厂成为可能，这是机器人技术发展的一个里程碑。目前，机器人仅仅实现了简单的网络通讯和控制，网络化机器人是目前机器人研究中的热点之一。7．机器人灵巧化和智能化发展　　机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展。中国娱乐机器人的研究中,上海交通大学处于领先地位。下图就是他们制作的吹箫机器人图1-1吹箫机器人第11页柴路：吹箫娱乐机器人系统的设计图1-2吹箫机器人这位“长笛演奏家”，能用10个金属手指灵活地按动发音孔，吹出一曲悠扬的《春江花月夜》。除了模拟手指

7、，这位“演奏家”还有一个人工肺，吸气、吐气都受过“专门训练”，音域圆润而宽广。第11页柴路：吹箫娱乐机器人系统的设计2方案及结构设计吹笛机器人的控制主要包括两个部分：洞音的控制即手指的控制。口风的控制即吹气口气流的控制。下面详细的介绍两种控制2.1口风控制设置口风控制就是人工肺的设置，其主要目标是能吹出不同大小的气流，来控制笛声的高低。这样笛子就可以演奏出不同音域的乐曲。在这里，人工肺靠自动减压阀来实现。电气比例阀是阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成

8、与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。阀芯位移也可以以机械、气压或电的形式进行反馈。由于电气比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制的各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，因此应用领域日益拓宽。电气比例阀应用应注意事项：1.电气比例阀控制系统所用流体须经除水、过滤处理，一般过滤精度不得低于5μm，相对湿度不得大于85%。2.电气比例阀控制电流应在额定电流范