CN105818148A - 智能化舞台机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化舞台机器人系统，包括升降框架负载检测设备，用于实现坠落报警操作，升降框架负载检测设备包括高度检测仪、重量变化检测仪和AT89C51单片机。通过本发明，采用机械和电子构造结合的方式，能够准确检测出舞台中每一个升降框架上的负载坠落情况。

Description

智能化舞台机器人系统

技术领域

本发明涉及舞台升降框架领域，尤其涉及一种智能化舞台机器人系统。

背景技术

在舞台或剧院机械的设计、制造、检测、验收、维修等方面，德国、奥地利、日本的机械除执行本国机械行业的通用标准外，还有舞台或剧院机械的专用标准，专业舞台或剧院的部分机械设备设置已形成基本模式，有时还根据特定剧情设置专用的舞台或剧院机械设备为特定剧目服务，并且舞台或剧院机械设备有向大型化发展的趋势。

然而，现有的舞台或剧院的设计方面仍存在一定的不足，例如，无法根据舞台或剧院内演出人员的具体流汗情况确定相关散热设备的运行策略，无法对包括背景光、灯光、拉幕、吊杆或升降台等设备或参数实现智能化或自动化控制，导致现有的舞台或剧院无法为演出人员和现场观众提供一个舒适的演出或观看环境。

因此，需要一种新的舞台或剧院的设计方案，能够解决上述不足之处，改善舞台或剧院的控制模式，根据舞台或剧院内的演员或观众的具体情况对环境进行改善，尤其避免演员出现过热出汗情况。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化舞台机器人系统，采用机械和电子构造结合的方式，改造现有技术中舞台或剧院的设计方案，使其对舞台或剧院内部环境的控制更加人文化和智能化，从而能够营造出舒适的舞台或剧院场景，同时建立了基于图像处理的自适应散热控制系统，从而避免了演员在演出过程中严重出汗的情况发生。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化舞台机器人系统，所述系统包括升降框架负载检测设备，用于实现坠落报警操作，升降框架负载检测设备包括高度检测仪、重量变化检测仪和AT89C51单片机。

更具体地，在所述智能化舞台机器人系统中，包括：升降框架负载检测设备，设置在升降框架下，包括高度检测仪、重量变化检测仪和AT89C51单片机，高度检测仪用于检测升降框架当前的实时高度，重量变化检测仪用于检测升降框架上负载重量变化率，AT89C51单片机分别与高度检测仪和重量变化检测仪连接，当实时高度大于等于预设高度阈值时，发出坠落预警信号，当实时高度大于等于预设高度阈值且负载重量变化率大于等于预设变化率阈值时，发出坠落报警信号；报警警示灯，与升降框架负载检测设备连接，用于基于坠落预警信号或坠落报警信号进行不同颜色的警示灯显示操作；CMOS视觉传感器，设置在舞台上方，用于对舞台全景进行拍摄，以获得舞台全景图像，舞台全景图像的分辨率为超高清分辨率；图像处理设备，与CMOS视觉传感器以接收舞台全景图像，包括几何校正单元、图像旋转单元、图像平移单元、直方图均衡化单元、小波滤波单元和高斯平滑滤波单元，对于舞台全景图像依次执行几何校正、图像旋转、图像平移、直方图均衡化、小波滤波和高斯平滑滤波处理，以获得对应的滤波图像；人脸识别设备，分别与MS存储卡和图像处理设备连接，用于接收滤波图像和预设基准人脸轮廓，基于预设基准人脸轮廓在滤波图像中匹配出多个人脸子图像；汗滴检测设备，分别与MS存储卡和图像处理设备连接，接收多个人脸子图像，对每一个人脸子图像，基于预设汗滴上限阈值和预设汗滴下限阈值识别出每一个人脸子图像内的多个汗滴，确定多个汗滴所占据的像素总数，基于多个汗滴所占据的像素总数和对应人脸子图像的像素总数确定对应人脸子图像中的汗滴占据面积百分比，输出每一个人脸子图像的汗滴占据面积百分比；出汗情况统计设备，分别与MS存储卡和汗滴检测设备连接，接收汗滴检测设备输出的多个人脸子图像的汗滴占据面积百分比，对多个人脸子图像的汗滴占据面积百分比求均值以获得占据面积百分比均值，当占据面积百分比均值大于等于第一百分比时，输出舞台人群过热信号，当占据面积百分比均值小于第一百分比且大于等于第二百分比时，输出舞台人群发热信号，当占据面积百分比均值小于第二百分比时，输出舞台人群正常信号；环境亮度检测设备，用于检测舞台周围环境亮度，并作为实时环境亮度输出；灯光亮度检测设备，用于检测舞台灯光亮度，并作为实时灯光亮度输出；场景进度检测设备，与MS存储卡连接，用于读出场景文件，并基于场景文件和当前时刻确定当前场景进度，当前场景进度为一个百分比数值；背景光亮度控制设备，用于基于接收到的背景光控制信号，确定舞台背景光的实时亮度；大功率照明灯，设置在舞台的上方，用于对舞台内部环境进行高亮度照明；照明灯控制设备，分别与大功率照明灯和MSP430单片机连接，设置在舞台的控制室内，接收MSP430单片机发送的照明灯控制信号，并基于照明灯控制信号控制大功率照明灯的照明亮度；MSP430单片机，分别与环境亮度检测设备、灯光亮度检测设备、场景进度检测设备和背景光亮度控制设备连接，基于预设环境亮度权重、实时环境亮度、预设灯光权重、实时灯光亮度、预设场景进度权重和当前场景进度确定背景光控制信号，并将背景光控制信号发送给背景光亮度控制设备；MS存储卡，与MSP430单片机连接，用于存储场景文件、预设环境亮度权重、预设灯光权重和预设场景进度权重，预设环境亮度权重、预设灯光权重和预设场景进度权重分别用于对实时环境亮度、实时灯光亮度和当前场景进度进行加权；其中，MSP430单片机还分别与出汗情况统计设备和照明灯控制设备连接，当接收到舞台人群过热信号时，向照明灯控制设备发出关闭照明灯信号，当接收到舞台人群正常信号时，向照明灯控制设备发出开启照明灯信号，当接收到舞台人群发热信号时，向照明灯控制设备发出降低亮度信号；其中，MS存储卡还用于预先存储了预设基准人脸轮廓、预设汗滴上限阈值、预设汗滴下限阈值、第一百分比和第二百分比；其中，第一百分比大于第二百分比；其中，预设高度阈值和预设变化率阈值被预先存储在MS存储卡中。

更具体地，在所述智能化舞台机器人系统中：报警警示灯设置在升降框架上。

更具体地，在所述智能化舞台机器人系统中：替换地，采用MSP430单片机的内置存储单元替代MS存储卡。

更具体地，在所述智能化舞台机器人系统中：MSP430单片机和MS存储卡被集成在同一块集成电路板上。

更具体地，在所述智能化舞台机器人系统中，还包括：液晶显示设备，设置在舞台后台控制室内，与AT89C51单片机连接，用于实时显示坠落报警信号或坠落预警信号。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的智能化舞台机器人系统的升降框架负载检测设备的结构方框图。

附图标记：1升降框架负载检测设备；11高度检测仪；12重量变化检测仪；13AT89C51单片机

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的智能化舞台机器人系统的实施方案进行详细说明。

当前，舞台或剧院的设计方案中对现场各种设备的控制仍过于机械化和简单化，无法根据舞台或剧院的具体情况自适应地改变现场各种设备的控制模式或现场环境参数的控制策略，例如，缺乏对包括背景光、灯光、拉幕、吊杆或升降台等设备或参数实现智能化或自动化控制手段。另外，也缺乏对演员出汗情况的反馈和自适应处理系统，导致演员经常大汗淋漓，严重影响演出效果。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化舞台机器人系统，在现有的舞台或剧院的基础上，增加各种现场环境控制方式，从而同时满足现场演员和观众对环境的要求，尤其是对舞台散热的要求。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化舞台机器人系统的结构方框图，所述系统包括升降框架负载检测设备，用于实现坠落报警操作，升降框架负载检测设备包括高度检测仪、重量变化检测仪和AT89C51单片机。

接着，继续对本发明的智能化舞台机器人系统的具体结构进行进一步的说明。

所述系统包括：升降框架负载检测设备，设置在升降框架下，包括高度检测仪、重量变化检测仪和AT89C51单片机，高度检测仪用于检测升降框架当前的实时高度，重量变化检测仪用于检测升降框架上负载重量变化率，AT89C51单片机分别与高度检测仪和重量变化检测仪连接，当实时高度大于等于预设高度阈值时，发出坠落预警信号，当实时高度大于等于预设高度阈值且负载重量变化率大于等于预设变化率阈值时，发出坠落报警信号；报警警示灯，与升降框架负载检测设备连接，用于基于坠落预警信号或坠落报警信号进行不同颜色的警示灯显示操作。

所述系统包括：CMOS视觉传感器，设置在舞台上方，用于对舞台全景进行拍摄，以获得舞台全景图像，舞台全景图像的分辨率为超高清分辨率；图像处理设备，与CMOS视觉传感器以接收舞台全景图像，包括几何校正单元、图像旋转单元、图像平移单元、直方图均衡化单元、小波滤波单元和高斯平滑滤波单元，对于舞台全景图像依次执行几何校正、图像旋转、图像平移、直方图均衡化、小波滤波和高斯平滑滤波处理，以获得对应的滤波图像；人脸识别设备，分别与MS存储卡和图像处理设备连接，用于接收滤波图像和预设基准人脸轮廓，基于预设基准人脸轮廓在滤波图像中匹配出多个人脸子图像。

所述系统包括：汗滴检测设备，分别与MS存储卡和图像处理设备连接，接收多个人脸子图像，对每一个人脸子图像，基于预设汗滴上限阈值和预设汗滴下限阈值识别出每一个人脸子图像内的多个汗滴，确定多个汗滴所占据的像素总数，基于多个汗滴所占据的像素总数和对应人脸子图像的像素总数确定对应人脸子图像中的汗滴占据面积百分比，输出每一个人脸子图像的汗滴占据面积百分比。

所述系统包括：出汗情况统计设备，分别与MS存储卡和汗滴检测设备连接，接收汗滴检测设备输出的多个人脸子图像的汗滴占据面积百分比，对多个人脸子图像的汗滴占据面积百分比求均值以获得占据面积百分比均值，当占据面积百分比均值大于等于第一百分比时，输出舞台人群过热信号，当占据面积百分比均值小于第一百分比且大于等于第二百分比时，输出舞台人群发热信号，当占据面积百分比均值小于第二百分比时，输出舞台人群正常信号。

所述系统包括：环境亮度检测设备，用于检测舞台周围环境亮度，并作为实时环境亮度输出；灯光亮度检测设备，用于检测舞台灯光亮度，并作为实时灯光亮度输出；场景进度检测设备，与MS存储卡连接，用于读出场景文件，并基于场景文件和当前时刻确定当前场景进度，当前场景进度为一个百分比数值。

所述系统包括：背景光亮度控制设备，用于基于接收到的背景光控制信号，确定舞台背景光的实时亮度；大功率照明灯，设置在舞台的上方，用于对舞台内部环境进行高亮度照明；照明灯控制设备，分别与大功率照明灯和MSP430单片机连接，设置在舞台的控制室内，接收MSP430单片机发送的照明灯控制信号，并基于照明灯控制信号控制大功率照明灯的照明亮度。

所述系统包括：MSP430单片机，分别与环境亮度检测设备、灯光亮度检测设备、场景进度检测设备和背景光亮度控制设备连接，基于预设环境亮度权重、实时环境亮度、预设灯光权重、实时灯光亮度、预设场景进度权重和当前场景进度确定背景光控制信号，并将背景光控制信号发送给背景光亮度控制设备。

所述系统包括：MS存储卡，与MSP430单片机连接，用于存储场景文件、预设环境亮度权重、预设灯光权重和预设场景进度权重，预设环境亮度权重、预设灯光权重和预设场景进度权重分别用于对实时环境亮度、实时灯光亮度和当前场景进度进行加权。

其中，MSP430单片机还分别与出汗情况统计设备和照明灯控制设备连接，当接收到舞台人群过热信号时，向照明灯控制设备发出关闭照明灯信号，当接收到舞台人群正常信号时，向照明灯控制设备发出开启照明灯信号，当接收到舞台人群发热信号时，向照明灯控制设备发出降低亮度信号。

其中，MS存储卡还用于预先存储了预设基准人脸轮廓、预设汗滴上限阈值、预设汗滴下限阈值、第一百分比和第二百分比；其中，第一百分比大于第二百分比；其中，预设高度阈值和预设变化率阈值被预先存储在MS存储卡中。

可选地，在所述系统中：报警警示灯设置在升降框架上；替换地，采用MSP430单片机的内置存储单元替代MS存储卡；MSP430单片机和MS存储卡被集成在同一块集成电路板上；所述系统还可以包括：液晶显示设备，设置在舞台后台控制室内，与AT89C51单片机连接，用于实时显示坠落报警信号或坠落预警信号。

其中，所述系统还包括机器人行走主体结构，用于搭载所述系统中的上述的机械设备和上述的电子设备。

另外，所述系统还可以包括计时器，用于提供计时信号，以及还可以包括键盘阵列，用于与MSP430单片机连接，在用户的操作下接收汗滴上限阈值、预设汗滴下限阈值、第一百分比和第二百分比，并将汗滴上限阈值、预设汗滴下限阈值、第一百分比和第二百分比发送给MS存储卡以进行存储。

采用本发明的智能化舞台机器人系统，针对现有技术无法为现场演员提供即时散热策略以及现场设备自动化水平低下的技术问题，通过一系列智能检测设备完成对现场各种参数的检测，还通过改造控制器的控制方式完成对现场各种参数的控制，从而保证舒适的现场演出环境。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种智能化舞台机器人系统，所述系统包括升降框架负载检测设备，用于实现坠落报警操作，升降框架负载检测设备包括高度检测仪、重量变化检测仪和AT89C51单片机。

2.如权利要求1所述的智能化舞台机器人系统，其特征在于，所述系统包括：

升降框架负载检测设备，设置在升降框架下，包括高度检测仪、重量变化检测仪和AT89C51单片机，高度检测仪用于检测升降框架当前的实时高度，重量变化检测仪用于检测升降框架上负载重量变化率，AT89C51单片机分别与高度检测仪和重量变化检测仪连接，当实时高度大于等于预设高度阈值时，发出坠落预警信号，当实时高度大于等于预设高度阈值且负载重量变化率大于等于预设变化率阈值时，发出坠落报警信号；

报警警示灯，与升降框架负载检测设备连接，用于基于坠落预警信号或坠落报警信号进行不同颜色的警示灯显示操作；

CMOS视觉传感器，设置在舞台上方，用于对舞台全景进行拍摄，以获得舞台全景图像，舞台全景图像的分辨率为超高清分辨率；

图像处理设备，与CMOS视觉传感器以接收舞台全景图像，包括几何校正单元、图像旋转单元、图像平移单元、直方图均衡化单元、小波滤波单元和高斯平滑滤波单元，对于舞台全景图像依次执行几何校正、图像旋转、图像平移、直方图均衡化、小波滤波和高斯平滑滤波处理，以获得对应的滤波图像；

人脸识别设备，分别与MS存储卡和图像处理设备连接，用于接收滤波图像和预设基准人脸轮廓，基于预设基准人脸轮廓在滤波图像中匹配出多个人脸子图像；

汗滴检测设备，分别与MS存储卡和图像处理设备连接，接收多个人脸子图像，对每一个人脸子图像，基于预设汗滴上限阈值和预设汗滴下限阈值识别出每一个人脸子图像内的多个汗滴，确定多个汗滴所占据的像素总数，基于多个汗滴所占据的像素总数和对应人脸子图像的像素总数确定对应人脸子图像中的汗滴占据面积百分比，输出每一个人脸子图像的汗滴占据面积百分比；

出汗情况统计设备，分别与MS存储卡和汗滴检测设备连接，接收汗滴检测设备输出的多个人脸子图像的汗滴占据面积百分比，对多个人脸子图像的汗滴占据面积百分比求均值以获得占据面积百分比均值，当占据面积百分比均值大于等于第一百分比时，输出舞台人群过热信号，当占据面积百分比均值小于第一百分比且大于等于第二百分比时，输出舞台人群发热信号，当占据面积百分比均值小于第二百分比时，输出舞台人群正常信号；

环境亮度检测设备，用于检测舞台周围环境亮度，并作为实时环境亮度输出；

灯光亮度检测设备，用于检测舞台灯光亮度，并作为实时灯光亮度输出；

场景进度检测设备，与MS存储卡连接，用于读出场景文件，并基于场景文件和当前时刻确定当前场景进度，当前场景进度为一个百分比数值；

背景光亮度控制设备，用于基于接收到的背景光控制信号，确定舞台背景光的实时亮度；

大功率照明灯，设置在舞台的上方，用于对舞台内部环境进行高亮度照明；

照明灯控制设备，分别与大功率照明灯和MSP430单片机连接，设置在舞台的控制室内，接收MSP430单片机发送的照明灯控制信号，并基于照明灯控制信号控制大功率照明灯的照明亮度；

MSP430单片机，分别与环境亮度检测设备、灯光亮度检测设备、场景进度检测设备和背景光亮度控制设备连接，基于预设环境亮度权重、实时环境亮度、预设灯光权重、实时灯光亮度、预设场景进度权重和当前场景进度确定背景光控制信号，并将背景光控制信号发送给背景光亮度控制设备；

MS存储卡，与MSP430单片机连接，用于存储场景文件、预设环境亮度权重、预设灯光权重和预设场景进度权重，预设环境亮度权重、预设灯光权重和预设场景进度权重分别用于对实时环境亮度、实时灯光亮度和当前场景进度进行加权；

其中，MSP430单片机还分别与出汗情况统计设备和照明灯控制设备连接，当接收到舞台人群过热信号时，向照明灯控制设备发出关闭照明灯信号，当接收到舞台人群正常信号时，向照明灯控制设备发出开启照明灯信号，当接收到舞台人群发热信号时，向照明灯控制设备发出降低亮度信号；

其中，MS存储卡还用于预先存储了预设基准人脸轮廓、预设汗滴上限阈值、预设汗滴下限阈值、第一百分比和第二百分比；

其中，第一百分比大于第二百分比；

其中，预设高度阈值和预设变化率阈值被预先存储在MS存储卡中。

3.如权利要求2所述的智能化舞台机器人系统，其特征在于：

报警警示灯设置在升降框架上。

4.如权利要求2所述的智能化舞台机器人系统，其特征在于：

替换地，采用MSP430单片机的内置存储单元替代MS存储卡。

5.如权利要求2所述的智能化舞台机器人系统，其特征在于：

MSP430单片机和MS存储卡被集成在同一块集成电路板上。

6.如权利要求2所述的智能化舞台机器人系统，其特征在于，还包括：

液晶显示设备，设置在舞台后台控制室内，与AT89C51单片机连接，用于实时显示坠落报警信号或坠落预警信号。