CN106121288A - 智能化导航舞台及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化导航舞台及控制方法，包括控制器，第三无线收发器，基板，设于基板上的平台、第二无线收发器、第二主控芯片、导向滚轮、转向电机和磁条感应器，设于平台上的第一主控芯片和第一无线收发器，设于基板下表面上的若干个驱动装置和若干个按照运行路径排列的导引磁条；本发明具有可有效满足演出艺术多样化展示需要的特点。

Description

智能化导航舞台及控制方法

技术领域

本发明涉及舞台设备技术领域，尤其是涉及一种可有效满足演出艺术多样化展示需要的智能化导航舞台及控制方法。

背景技术

室外表演的舞台通常为采用板材搭建的高台，组装、拆卸比较复杂，移动不便；通常的移动舞台大多采用沿固定轨道运动的方式，固定轨道只适合在某些场所设置，从而也制约了移动舞台的使用，观众对舞台艺术的要求是多样化的，现有的移动舞台无法满足演出艺术多样化展示的要求。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的舞台无法满足演出艺术多样化展示的要求的不足，提供了一种可有效满足演出艺术多样化展示需要的智能化导航舞台及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能化导航舞台，包括控制器，第三无线收发器，基板，设于基板上的平台、第二无线收发器、第二主控芯片、导向滚轮、转向电机和磁条感应器，设于平台上的第一主控芯片和第一无线收发器，设于基板下表面上的若干个驱动装置和若干个按照运行路径排列的导引磁条；

基板上设有用于带动平台转动的自转电机，基板上表面设有环形轨道，平台下表面上设有与环形轨道配合的若干块滑块；每个驱动装置均包括固定架，驱动电机，设于固定架下表面前部的2个驱动滚轮，设于固定架下表面后部的2个从动滚轮；导向滚轮的转轴通过导向杆与转向电机连接，设于2个驱动滚轮之间的连接轴与驱动电机连接，固定架与基板固定连接，第二主控芯片分别与自转电机、第二无线收发器、转向电机、各个驱动电机和磁条感应器电连接；第一主控芯片与第一无线收发器电连接，控制器和第三无线收发器电连接。

各个驱动装置用于带动基板移动，平台用于给演职人员提供支撑，控制器用于发出控制命令，导引磁条用于与磁条感应器配合，引导基板移动；自转电机用于带动平台相对于基板自转，转向电机用于带动导向滚轮转动，驱动电机用于提供驱动滚轮前进的动力。第一无线收发器、第二无线收发器和第三无线收发器用于收发命令。

本发明的移动舞台不需要沿着固定轨道移动，在演出前，只需要将各个导引磁条按照预设的运行路径排列好即可，移动舞台可以沿着预设的运行路径移动，移动路径便于改变，降低了舞台布置的成本，并且，本发明的平台可以相对于基板自转，提供了舞台艺术的多样化展示方式。

因此，本发明具有降低了舞台布置的成本，有效满足演出艺术多样化展示需要的特点。

作为优选，所述平台包括支撑板和设于支撑板下部的支撑座，支撑板和支撑座之间设有压力传感器，压力传感器与第一主控芯片电连接。

作为优选，所述平台上设有护栏，平台边缘上设有若干个用于检测平台上的演员与平台边缘的距离的超声波测距传感器，平台内设有用于容纳护栏的环形凹槽和若干个用于带动护栏升降的气缸；护栏呈3/4至4/5圆环状，各个超声波测距传感器和各个气缸均与第一主控芯片电连接。

作为优选，所述护栏包括上围栏、下围栏和设于上围栏、下围栏之间的若干条间隔排列的竖杆；上围栏上设有红外传感器、步进电机和与步进电机的转轴连接的摄像头，红外传感器、步进电机和摄像头均与第一主控芯片电连接。

作为优选，平台和基板均呈圆形。

一种智能化导航舞台的控制方法，包括如下步骤：

(6-1)将各个导引磁条按照预定的运行路径依次等间隔放置到舞台运行场地上，使智能化导航舞台靠近运行路径，使每个驱动装置的驱动滚轮和从动滚轮与导向滚轮的方向相同，导向滚轮与运行路径入口处的夹角小于R；

(6-2)控制器通过第三无线收发器发送运行指令，第一无线收发器接收运行指令，第一主控芯片开始工作；第二无线收发器接收到运行指令后，第二主控芯片根据磁条感应器检测的导引磁条信号，控制转向电机带动导向滚轮转向；

(6-3)第二主控芯片控制每个驱动装置的驱动电机带动两个驱动滚轮转动，从而使智能化导航舞台以速度V沿运行路径移动；在智能化导航舞台沿运行路径移动的过程中，第二主控芯片根据磁条感应器检测的导引磁条信号，控制转向电机带动导向滚轮逐渐转向；

(6-4)在智能化导航舞台沿运行路径移动过程中，控制器通过第三无线收发器发送自转指令，第二无线收发器接收到自转指令后，第二主控芯片通过自转电机控制平台相对于基板旋转。

本发明的移动舞台既可以沿着预设的运行路径移动，又可以自转，进一步提高了舞台艺术展示的多样化。

作为优选，所述平台上设有护栏，平台边缘上设有若干个用于检测平台上的演员与平台边缘的距离的超声波测距传感器，平台内设有用于容纳护栏的环形凹槽和若干个用于带动护栏升降的气缸；护栏呈3/4至4/5圆环状，各个超声波测距传感器和各个气缸均与第一主控芯片电连接；还包括如下步骤：

各个超声波测距传感器向平台上的演员发射超声波信号，并将收到的检测信号S(t)发给第一主控芯片，第一主控芯片根据检测信号S(t)计算平台上的演员与平台边缘之间的距离A1，第一主控芯片中设有距离阈值W1；

当每个超声波测距传感器检测的距离均满足A1＞W1时，护栏位于环形凹槽中；

当任一个超声波测距传感器检测的距离A1≤W1时，第一主控芯片控制各个气缸的伸缩杆带动护栏上升B1厘米。

护栏在平台上的演员靠近平台边缘时升起，从而既保证了演员的安全，又保证了演出效果。

作为优选，护栏包括上围栏、下围栏和设于上围栏、下围栏之间的若干条间隔排列的竖杆；上围栏上设有红外传感器、步进电机和与步进电机的转轴连接的摄像头，红外传感器、步进电机和摄像头均与第一主控芯片电连接；还包括如下步骤：

红外传感器检测人体信号，第一主控芯片根据检测的人体信号控制步进电机的转轴旋转，从而带动摄像头跟随演员拍摄图像；

第一主控芯片根据拍摄的图像确定平台上的演员的身高均值C厘米，第一主控芯片控制各个气缸的伸缩杆带动护栏升降，使护栏的高度为0.6C-0.7C厘米。

摄像头的设置，使本发明可以根据演员的身高，合理调整护栏的高度，既保证了演员的安全，又保证了演出效果。

作为优选，所述平台包括支撑板和设于支撑板下部的支撑座，支撑板和支撑座之间设有压力传感器，压力传感器与第一主控芯片电连接；还包括如下步骤：

压力传感器检测支撑板的压力值A2，第一主控芯片中设有压力阈值W2，当A2＞W2，第一主控芯片通过第一无线收发器发送超重的信息，第三无线收发器接收超重的信息；

控制器通过第三无线收发器发送减速慢行的指令，第二无线收发器收到减速慢行的指令后，第二主控芯片通过各个驱动电机控制各个驱动装置按照60％V至70％V速度行进。

作为优选，还包括对检测信号S(t)的修正步骤：

第一主控芯片在S(t)中选取若干个时间间隔为Δt的采样值，各个采样值按照时间先后顺序排列构成检测信号I(t)；

对于I(t)中第一个采样值和最后一个采样值之外的每个采样值ES(t₁)，利用公式计算平稳系数ratio；

第一主控芯片预先设有依次增大的权重阈值0.5，1和1.5；

对于ratio位于[1-A1，1+A1]范围内的采样值，将采样值修正为B1ES(t₁)，B1为小于0.4的实数；

对于ratio位于(0.5，1-A1)或(1+A1，1.5)范围内的采样值，将采样值修正为B2ES(t₁)，

用修正过的各个采样值代替I(t)中的对应采样值，得到经过修正的检测信号I(t)，用检测信号I(t)替换检测信号S(t)。

因此，本发明具有如下有益效果：降低了舞台布置的成本，有效满足演出艺术多样化展示的需要。

附图说明

图1是本发明的基板一种仰视图；

图2是本发明的平台的一种俯视图；

图3是本发明的驱动装置的一种侧视图；

图4是本发明的一种原理框图；

图5是本发明的实施例1的一种流程图。

图中：第一主控芯片1、第一无线收发器2、基板3、平台4、驱动装置5、导引磁条6、自转电机7、控制器8、第三无线收发器9、第二无线收发器31、第二主控芯片32、导向滚轮33、转向电机34、磁条感应器35、护栏41、超声波测距传感器42、气缸43、压力传感器44、固定架51、驱动电机52、驱动滚轮53、从动滚轮54、红外传感器411、步进电机412、摄像头413。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2、图4所示的实施例是一种智能化导航舞台，包括控制器8，第三无线收发器9，基板3，设于基板上的平台4、第二无线收发器31、第二主控芯片32、导向滚轮33、转向电机34和磁条感应器35，设于平台上的第一主控芯片1和第一无线收发器2，设于基板下表面上的3个驱动装置5和25个按照运行路径排列的导引磁条6；

如图1所示，基板上设有用于带动平台转动的自转电机7，基板上表面设有环形轨道，平台下表面上设有与环形轨道配合的6块滑块；

如图3、图4所示，每个驱动装置均包括固定架51，驱动电机52，设于固定架下表面前部的2个驱动滚轮53，设于固定架下表面后部的2个从动滚轮54；导向滚轮的转轴通过导向杆与转向电机连接，设于2个驱动滚轮之间的连接轴与驱动电机连接，固定架与基板固定连接，第二主控芯片分别与自转电机、第二无线收发器、转向电机、驱动电机和磁条感应器电连接；第一主控芯片与第一无线收发器电连接，控制器和第三无线收发器电连接。

导向滚轮的轮胎外周面中部设有沿轮胎圆周排列的凹槽，各个凹槽中均设有钢珠，每个钢珠的3/4至4/5位于凹槽中。

平台和基板均呈圆形。

如图5所示，一种智能化导航舞台的控制方法，包括如下步骤：

步骤100，设置运行路径

将各个导引磁条按照预定的运行路径依次等间隔放置到舞台运行场地上，使智能化导航舞台靠近运行路径，使每个驱动装置的驱动滚轮和从动滚轮与导向滚轮的方向相同，导向滚轮与运行路径入口处的夹角小于30°；

步骤200，导向滚轮转向

控制器通过第三无线收发器发送运行指令，第一无线收发器接收运行指令，第一主控芯片开始工作；第二无线收发器接收到运行指令后，第二主控芯片根据磁条感应器检测的导引磁条信号，控制转向电机带动导向滚轮转向；

步骤300，沿运行路径移动

第二主控芯片控制每个驱动装置的驱动电机带动两个驱动滚轮转动，从而使智能化导航舞台以速度V沿运行路径移动；在智能化导航舞台沿运行路径移动的过程中，第二主控芯片根据磁条感应器检测的导引磁条信号，控制转向电机带动导向滚轮逐渐转向；

步骤400，自转

在智能化导航舞台沿运行路径移动过程中，控制器通过第三无线收发器发送自转指令，第二无线收发器接收到自转指令后，第二主控芯片通过自转电机控制平台相对于基板旋转。

实施例2

实施例2包括实施例1的所有结构和步骤部分，如图2、图4所示，实施例2的平台上设有护栏41，平台边缘上设有4个用于检测平台上的演员与平台边缘的距离的超声波测距传感器42，平台内设有用于容纳护栏的环形凹槽和8个用于带动护栏升降的气缸43；护栏呈4/5圆环状，各个超声波测距传感器和各个气缸均与第一主控芯片电连接。

还包括如下步骤：

各个超声波测距传感器向平台上的演员发射超声波信号，并将收到的检测信号S(t)发给第一主控芯片，第一主控芯片根据检测信号S(t)计算平台上的演员与平台边缘之间的距离A1，第一主控芯片中设有距离阈值W1；

当每个超声波测距传感器检测的距离均满足A1＞W1时，护栏位于环形凹槽中；

当任一个超声波测距传感器检测的距离A1≤W1时，第一主控芯片控制各个气缸的伸缩杆带动护栏上升B1厘米。

实施例3

实施例3包括实施例2的所有结构和步骤部分，实施例3的护栏包括上围栏、下围栏和设于上围栏、下围栏之间的25条间隔排列的竖杆；如图4所示，上围栏上设有红外传感器411、步进电机412和与步进电机的转轴连接的摄像头413，红外传感器、步进电机和摄像头均与第一主控芯片电连接。

还包括如下步骤：

红外传感器检测人体信号，第一主控芯片根据检测的人体信号控制步进电机的转轴旋转，从而带动摄像头跟随演员拍摄图像；

第一主控芯片根据拍摄的图像确定平台上的演员的身高均值C厘米，第一主控芯片控制各个气缸的伸缩杆带动护栏升降，使护栏的高度为0.7C厘米。

实施例4

实施例4包括实施例3的所有结构和步骤部分，图4所示，平台包括支撑板和设于支撑板下部的支撑座，支撑板和支撑座之间设有压力传感器44，压力传感器与第一主控芯片电连接。

还包括如下步骤：

压力传感器检测支撑板的压力值A2，第一主控芯片中设有压力阈值W2，当A2＞W2，第一主控芯片通过第一无线收发器发送超重的信息，第三无线收发器接收超重的信息；

控制器通过第三无线收发器发送减速慢行的指令，第二无线收发器收到减速慢行的指令后，第二主控芯片通过各个驱动电机控制各个驱动装置按照70％V速度行进。

实施例5

实施例5包括实施例2的所有结构和步骤部分，还包括对检测信号S(t)的修正步骤：

第一主控芯片在S(t)中选取若干个时间间隔为Δt的采样值，各个采样值按照时间先后顺序排列构成检测信号I(t)；

对于I(t)中第一个采样值和最后一个采样值之外的每个采样值ES(t₁)，利用公式计算平稳系数ratio；

第一主控芯片预先设有依次增大的权重阈值0.5，1和1.5；

对于ratio位于[1-A1，1+A1]范围内的采样值，将采样值修正为B1ES(t₁)，B1为小于0.4的实数；

对于ratio位于(0.5，1-A1)或(1+A1，1.5)范围内的采样值，将采样值修正为B2ES(t₁)，

用修正过的各个采样值代替I(t)中的对应采样值，得到经过修正的检测信号I(t)，用检测信号I(t)替换检测信号S(t)。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种智能化导航舞台，其特征是，包括控制器(8)，第三无线收发器(9)，基板(3)，设于基板上的平台(4)、第二无线收发器(31)、第二主控芯片(32)、导向滚轮(33)、转向电机(34)和磁条感应器(35)，设于平台上的第一主控芯片(1)和第一无线收发器(2)，设于基板下表面上的若干个驱动装置(5)和若干个按照运行路径排列的导引磁条(6)；

基板上设有用于带动平台转动的自转电机(7)，基板上表面设有环形轨道，平台下表面上设有与环形轨道配合的若干块滑块；每个驱动装置均包括固定架(51)，驱动电机(52)，设于固定架下表面前部的2个驱动滚轮(53)，设于固定架下表面后部的2个从动滚轮(54)；导向滚轮的转轴通过导向杆与转向电机连接，设于2个驱动滚轮之间的连接轴与驱动电机连接，固定架与基板固定连接，第二主控芯片分别与自转电机、第二无线收发器、转向电机、各个驱动电机和磁条感应器电连接；第一主控芯片与第一无线收发器电连接，控制器和第三无线收发器电连接。

2.根据权利要求1所述的智能化导航舞台，其特征是，所述平台包括支撑板和设于支撑板下部的支撑座，支撑板和支撑座之间设有压力传感器(44)，压力传感器与第一主控芯片电连接。

3.根据权利要求1所述的智能化导航舞台，其特征是，所述平台上设有护栏(41)，平台边缘上设有若干个用于检测平台上的演员与平台边缘的距离的超声波测距传感器(42)，平台内设有用于容纳护栏的环形凹槽和若干个用于带动护栏升降的气缸(43)；护栏呈3/4至4/5圆环状，各个超声波测距传感器和各个气缸均与第一主控芯片电连接。

4.根据权利要求3所述的智能化导航舞台，其特征是，所述护栏包括上围栏、下围栏和设于上围栏、下围栏之间的若干条间隔排列的竖杆；上围栏上设有红外传感器(411)、步进电机(412)和与步进电机的转轴连接的摄像头(413)，红外传感器、步进电机和摄像头均与第一主控芯片电连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的智能化导航舞台，其特征是，平台和基板均呈圆形。

6.一种基于权利要求1所述的智能化导航舞台的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

(6-1)将各个导引磁条按照预定的运行路径依次等间隔放置到舞台运行场地上，使智能化导航舞台靠近运行路径，使每个驱动装置的驱动滚轮和从动滚轮与导向滚轮的方向相同，导向滚轮与运行路径入口处的夹角小于R；

(6-2)控制器通过第三无线收发器发送运行指令，第一无线收发器接收运行指令，第一主控芯片开始工作；第二无线收发器接收到运行指令后，第二主控芯片根据磁条感应器检测的导引磁条信号，控制转向电机带动导向滚轮转向；

(6-3)第二主控芯片控制每个驱动装置的驱动电机带动两个驱动滚轮转动，从而使智能化导航舞台以速度V沿运行路径移动；在智能化导航舞台沿运行路径移动的过程中，第二主控芯片根据磁条感应器检测的导引磁条信号，控制转向电机带动导向滚轮逐渐转向；

(6-4)在智能化导航舞台沿运行路径移动过程中，控制器通过第三无线收发器发送自转指令，第二无线收发器接收到自转指令后，第二主控芯片通过自转电机控制平台相对于基板旋转。

7.根据权利要求6所述的智能化导航舞台的控制方法，所述平台上设有护栏，平台边缘上设有若干个用于检测平台上的演员与平台边缘的距离的超声波测距传感器，平台内设有用于容纳护栏的环形凹槽和若干个用于带动护栏升降的气缸；护栏呈3/4至4/5圆环状，各个超声波测距传感器和各个气缸均与第一主控芯片电连接；其特征是，还包括如下步骤：

各个超声波测距传感器向平台上的演员发射超声波信号，并将收到的检测信号S(t)发给第一主控芯片，第一主控芯片根据检测信号S(t)计算平台上的演员与平台边缘之间的距离A1，第一主控芯片中设有距离阈值W1；

当每个超声波测距传感器检测的距离均满足A1＞W1时，护栏位于环形凹槽中；

当任一个超声波测距传感器检测的距离A1≤W1时，第一主控芯片控制各个气缸的伸缩杆带动护栏上升B1厘米。

8.根据权利要求7所述的智能化导航舞台的控制方法，护栏包括上围栏、下围栏和设于上围栏、下围栏之间的若干条间隔排列的竖杆；上围栏上设有红外传感器、步进电机和与步进电机的转轴连接的摄像头，红外传感器、步进电机和摄像头均与第一主控芯片电连接；其特征是，还包括如下步骤：

红外传感器检测人体信号，第一主控芯片根据检测的人体信号控制步进电机的转轴旋转，从而带动摄像头跟随演员拍摄图像；

第一主控芯片根据拍摄的图像确定平台上的演员的身高均值C厘米，第一主控芯片控制各个气缸的伸缩杆带动护栏升降，使护栏的高度为0.6C-0.7C厘米。

9.根据权利要求6所述的智能化导航舞台的控制方法，所述平台包括支撑板和设于支撑板下部的支撑座，支撑板和支撑座之间设有压力传感器，压力传感器与第一主控芯片电连接；其特征是，还包括如下步骤：

压力传感器检测支撑板的压力值A2，第一主控芯片中设有压力阈值W2，当A2＞W2，第一主控芯片通过第一无线收发器发送超重的信息，第三无线收发器接收超重的信息；

控制器通过第三无线收发器发送减速慢行的指令，第二无线收发器收到减速慢行的指令后，第二主控芯片通过各个驱动电机控制各个驱动装置按照60％V至70％V速度行进。

10.根据权利要求7所述的智能化导航舞台的控制方法，其特征是，还包括对检测信号S(t)的修正步骤：

第一主控芯片在S(t)中选取若干个时间间隔为Δt的采样值，各个采样值按照时间先后顺序排列构成检测信号I(t)；

对于I(t)中第一个采样值和最后一个采样值之外的每个采样值ES(t₁)，利用公式计算平稳系数ratio；

第一主控芯片预先设有依次增大的权重阈值0.5，1和1.5；

对于ratio位于[1-A1，1+A1]范围内的采样值，将采样值修正为B1ES(t₁)，B1为小于0.4的实数；

对于ratio位于(0.5，1-A1)或(1+A1，1.5)范围内的采样值，将采样值修正为B2ES(t₁)，

用修正过的各个采样值代替I(t)中的对应采样值，得到经过修正的检测信号I(t)，用检测信号I(t)替换检测信号S(t)。