CN107322586B - 一种吉他演奏机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吉他演奏机器人，包括点阵式压弦机构和拨弦机构，点阵式压弦机构包括底座、压弦气缸和击弦垫，底座包括气缸安装基座和多个琴颈安装座，气缸安装基座上设有气缸安装通孔，气缸安装通孔与吉他每个品的每个弦一一对应设置，压弦气缸设置于气缸安装通孔内，击弦垫设置于气缸的输出端；拨弦机构包括支架、拨弦气缸安装架、拨杆、连杆和拨弦气缸。本发明相较于现有技术，吉他每个品的每个弦上对应设置压弦气缸，通过压弦气缸的上下运动击打或按压琴弦，配合按压气流大小和按弦时间长度单，产生短音、配合拨弦机构拨弦的长音、以及模拟击打空弦三种演奏音效，操作方便，实现吉他的自动演奏。

Description

一种吉他演奏机器人
技术领域
本发明涉及一种吉他演奏机器人。
背景技术
随着科学技术的不断发展，机器人技术应用的领域正从过去的以工业应用为主逐步向大众生活转变。最新的调查显示，在机器人领域，娱乐性机器人已经占有多达30％的市场份额。综合来说，商业机器的技术门槛低于工业、医疗、公共安全机器人，高于家用、教育机器人；市场需求度低于工业机、教育器人，高于医疗、公共安全、家用机器人；市场潜力和规模低于工业机器人，高于家用、教育、医疗、公共安全机器人。
娱乐机器人一直是各国研究的热门项目。而其中音乐机器人以其较好的展示和互动效果更是获得了研究人员的青睐。乐器演奏机器人是通过电子控制装置控制机械结构，模拟人类演奏乐器的行为来演奏真实的乐器，是融合机械、计算机、自动化、电子以及音乐艺术的多学科的交叉课题。目前，弦乐器的机器人亟待开发。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种吉他演奏机器人。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种吉他演奏机器人，包括：
点阵式压弦机构，包括底座、压弦气缸和击弦垫，底座包括气缸安装基座和多个琴颈安装座，气缸安装基座上设有气缸安装通孔，气缸安装通孔与吉他每个品的每个弦一一对应设置，琴颈安装座沿吉他琴弦的长度方向间隔设置于气缸安装基座的下方，压弦气缸设置于气缸安装通孔内，击弦垫设置于气缸的输出端；
拨弦机构，包括支架、拨弦气缸安装架、拨杆、连杆和拨弦气缸，拨弦气缸安装架包括第一拨弦气缸安装架和第二拨弦气缸安装架，第一拨弦气缸安装架转动设置于支架的顶部，第二拨弦气缸安装架设置于支架的底部，连杆分别与第一拨弦气缸安装架、拨杆连接，拨弦气缸包括第一拨弦气缸和第二拨弦气缸，第一拨弦气缸设置于第一拨弦气缸安装架上且其输出端与拨杆连接，第二拨弦气缸设置于第二拨弦气缸安装架上且其输出端与第一拨弦气缸安装架的一端连接。
本发明相较于现有技术，吉他每个品的每个弦上对应设置压弦气缸，通过压弦气缸的上下运动击打或按压琴弦，配合按压气流大小和按弦时间长度单，产生短音、配合拨弦机构拨弦的长音、以及模拟击打空弦三种演奏音效，操作方便，实现吉他的自动演奏。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，还设有吉他安装座，包括底座和支撑架，底座上设有琴尾安装凹槽，支撑架倾斜设置于底座上，支撑架上设有琴颈安装凹槽，琴颈安装凹槽与琴颈安装座相匹配。
采用上述优选的方案，吉他的琴尾放置于琴尾安装凹槽内，琴颈安装座放置于琴颈安装凹槽内，将吉他倾斜设置在吉他安装座上，便于演奏时将吉他竖起来。
作为优选的方案，上述的琴颈安装座包括安装框架和固定座体，安装框架包括底板和二侧板，二侧板分别与底板、气缸安装基座连接，侧板、底板、气缸安装基座之间形成用于放置乐器的腔体；固定座体可拆卸式设置于底板上，固定座体上设有定位凹槽。
其中，压弦气缸缸径为4mm，压弦缸体长度为58mm，压弦气缸的工作气压为0.3-0.7MPa，压弦气缸的活塞运动速度为0.5-5m/s。
采用上述优选的方案，定位凹槽便于乐器的固定，提高演奏的准确性。
作为优选的方案，上述的击弦垫的底部设有压弦块，压弦块为弧面结构，压弦块为弹性块。
采用上述优选的方案，压弦块为弧面结构，模拟人手指的指腹，保证击打琴弦或按压琴弦有效实现。
作为优选的方案，上述的拨杆的头部设有安装槽，安装槽内设有拨块，安装槽为燕尾形结构或阶梯结构。
采用上述优选的方案，拨块可快速更换，更加方便。
作为优选的方案，上述的拨杆上且位于其与第一拨弦气缸的连接处设有第一拨弦气缸连杆，第一拨弦安装架上且为其与第二拨弦气缸的连接处设有第二拨弦气缸连杆。
支架的顶部与第一拨弦气缸安装架的连接点为A点，拨杆与第一拨弦气缸连杆的连接点为B点，拨杆与连杆的连接点为C点，拨杆的头部为D点，A点、B点和C点形成一三角形结构；第一拨弦气缸安装架与第二拨弦气缸连杆的连接点为E点，支架的底部与第二拨弦气缸安装架的连接点为F点，A点、E点和F点形成一三角形结构。
AB在第一拨弦气缸的行程下长度为87-97mm，AC的长度为87mm，BC的长度为32mm，CD的长度为28mm；AE的长度为56mm，AF的长度为60mm，EF在第二拨弦气缸的行程下长度为60-70mm。
采用上述优选的方案，拨杆的拨动幅度在3-8mm之间，与人手拨弦时幅度一致。
作为优选的方案，还设有调速组件，调速组件与气缸的节流阀进气口连接，用于控制气缸的气流大小。
采用上述优选的方案，通过调节气缸的气流大小，从而改变拨弦的力度。
作为优选的方案，还设有消音机构，消音机构包括消音支架、消音气缸、滑块和硅胶条，消音气缸竖直设置于消音支架上，滑块设置于消音气缸的输出端，硅胶条设置于滑块上，滑块的长度尺寸与吉他琴颈的宽度相一致。
采用上述优选的方案，增加消音机构，消音支架固定在吉他靠近琴头或琴尾的琴颈上，消音气缸带动滑块上下移动，硅胶条在消音气缸的作用下直接接触琴弦，效果类似用手指指腹轻抚琴弦来减弱琴弦的震动，用于控制延音的时间，还可配合击弦模式，实现类似非洲鼓的音效。
附图说明
图1为本发明的点阵式压弦机构的结构示意图。
图2为本发明的点阵式压弦机构的结构侧视图。
图3为本发明的拨弦机构的结构示意图。
图4为本发明的消音机构的结构示意图。
图5为本发明的拨弦机构的运动结构示意图。
图6为本发明的拨弦机构的另一运动结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的，如图1至图4所示，在本发明的其中一种实施方式中提供一种吉他演奏机器人，包括：
点阵式压弦机构，包括底座、压弦气缸和击弦垫，底座包括气缸安装基座10和三个琴颈安装座11，气缸安装基座10上设有气缸安装通孔12，气缸安装通孔12与吉他每个品的每个弦一一对应设置，本实施方式中气缸安装通孔12为6*12个点阵设置，琴颈安装座11沿吉他琴弦的长度方向间隔设置于气缸安装基座10的下方，压弦气缸设置于气缸安装通孔内，击弦垫设置于气缸的输出端；
拨弦机构，包括支架20、拨弦气缸安装架、拨杆23、连杆24和拨弦气缸，拨弦气缸安装架包括第一拨弦气缸安装架21和第二拨弦气缸安装架22，第一拨弦气缸安装架21转动设置于支架20的顶部，第二拨弦气缸安装架22设置于支架20的底部，连杆24分别与第一拨弦气缸安装架21、拨杆23连接，拨弦气缸包括第一拨弦气缸和第二拨弦气缸，第一拨弦气缸设置于第一拨弦气缸安装架21上且其输出端与拨杆23连接，第二拨弦气缸设置于第二拨弦气缸安装架22上且其输出端与第一拨弦气缸安装架21的一端连接。
本实施方式相较于现有技术，吉他每个品的每个弦上对应设置压弦气缸，通过压弦气缸的上下运动击打或按压琴弦，配合按压气流大小和按弦时间长度单，产生短音、配合拨弦机构拨弦的长音、以及模拟击打空弦三种演奏音效，操作方便，实现吉他的自动演奏。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，还设有吉他安装座，包括底座和支撑架，底座上设有琴尾安装凹槽，支撑架倾斜设置于底座上，支撑架上设有琴颈安装凹槽，琴颈安装凹槽与琴颈安装座相匹配。
采用上述优选的方案，吉他的琴尾放置于琴尾安装凹槽内，琴颈安装座放置于琴颈安装凹槽内，将吉他倾斜设置在吉他安装座上，便于演奏时将吉他竖起来。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的琴颈安装座11包括安装框架和固定座体，安装框架包括底板和二侧板，二侧板分别与底板、气缸安装基座连接，侧板、底板、气缸安装基座之间形成用于放置乐器的腔体；固定座体可拆卸式设置于底板上，固定座体上设有定位凹槽。
其中，压弦气缸缸径为4mm，压弦缸体长度为58mm，压弦气缸的工作气压为0.3-0.7MPa，压弦气缸的活塞运动速度为0.5-5m/s。
采用上述优选的方案，定位凹槽便于乐器的固定，提高演奏的准确性。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的击弦垫的底部设有压弦块，压弦块为弧面结构，压弦块为弹性块。
采用上述优选的方案，压弦块为弧面结构，模拟人手指的指腹，保证击打琴弦或按压琴弦有效实现。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的拨杆23的头部设有安装槽，安装槽内设有拨块，安装槽为燕尾形结构或阶梯结构。
采用上述优选的方案，拨块可快速更换，更加方便。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的拨杆23上且位于其与第一拨弦气缸的连接处设有第一拨弦气缸连杆，第一拨弦安装架上且为其与第二拨弦气缸的连接处设有第二拨弦气缸连杆。
如图5至图6所示，支架20的顶部与第一拨弦气缸安装架的连接点为A点，拨杆与第一拨弦气缸连杆的连接点为B点，拨杆与连杆的连接点为C点，拨杆的头部为D点，A点、B点和C点形成一三角形结构；第一拨弦气缸安装架与第二拨弦气缸连杆的连接点为E点，支架20的底部与第二拨弦气缸安装架的连接点为F点，A点、E点和F点形成一三角形结构。
AB在第一拨弦气缸的行程下长度为87-97mm，AC的长度为87mm，BC的长度为32mm，CD的长度为28mm；AE的长度为56mm，AF的长度为60mm，EF在第二拨弦气缸的行程下长度为60-70mm。
由余弦定理可知：
Figure BDA0001387017980000061
带入数据可得：
Figure BDA0001387017980000062
以A为原点，设置图示坐标系，则可计算出：
D＝(75.97，58.98)
Figure BDA0001387017980000063
由余弦定理可知：
Figure BDA0001387017980000064
Figure BDA0001387017980000065
带入数据可得：
Figure BDA0001387017980000071
以A为原点，设置图示坐标系，则可计算出：
B＝(-97，0)
B/＝(-94.9，20.1)
ΔB＝B/-B＝(2.1，20.1)。
采用上述优选的方案，拨杆23的拨动幅度在3-8mm之间，与人手拨弦时幅度一致。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，还设有调速组件，调速组件与气缸的节流阀进气口连接，用于控制气缸的气流大小。
采用上述优选的方案，通过调节气缸的气流大小，从而改变拨弦的力度。
如图3所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，还设有消音机构，消音机构包括消音支架、消音气缸、滑块和硅胶条，消音气缸竖直设置于消音支架上，滑块设置于消音气缸的输出端，硅胶条设置于滑块上，滑块的长度尺寸与吉他琴颈的宽度相一致。
采用上述优选的方案，增加消音机构，消音支架固定在吉他靠近琴头或琴尾的琴颈上，消音气缸带动滑块上下移动，硅胶条在消音气缸的作用下直接接触琴弦，效果类似用手指指腹轻抚琴弦来减弱琴弦的震动，用于控制延音的时间，还可配合击弦模式，实现类似非洲鼓的音效。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种吉他演奏机器人，其特征在于，包括：
点阵式压弦机构，包括底座、压弦气缸和击弦垫，底座包括气缸安装基座和多个琴颈安装座，气缸安装基座上设有气缸安装通孔，气缸安装通孔与吉他每个品的每个弦一一对应设置，琴颈安装座沿吉他琴弦的长度方向间隔设置于气缸安装基座的下方，压弦气缸设置于气缸安装通孔内，击弦垫设置于气缸的输出端；
拨弦机构，包括支架、拨弦气缸安装架、拨杆、连杆和拨弦气缸，拨弦气缸安装架包括第一拨弦气缸安装架和第二拨弦气缸安装架，第一拨弦气缸安装架转动设置于支架的顶部，第二拨弦气缸安装架设置于支架的底部，连杆分别与第一拨弦气缸安装架、拨杆连接，拨弦气缸包括第一拨弦气缸和第二拨弦气缸，第一拨弦气缸设置于第一拨弦气缸安装架上且其输出端与拨杆连接，第二拨弦气缸设置于第二拨弦气缸安装架上且其输出端与第一拨弦气缸安装架的一端连接；
拨杆上且位于其与第一拨弦气缸的连接处设有第一拨弦气缸连杆，第一拨弦气缸安装架上且为其与第二拨弦气缸的连接处设有第二拨弦气缸连杆；支架的顶部与第一拨弦气缸安装架的连接点为A点，拨杆与第一拨弦气缸连杆的连接点为B点，拨杆与连杆的连接点为C点，拨杆的头部为D点，A点、B点和C点形成一三角形结构；第一拨弦气缸安装架与第二拨弦气缸连杆的连接点为E点，支架的底部与第二拨弦气缸安装架的连接点为F点，A点、E点和F点形成一三角形结构；AB在第一拨弦气缸的行程下长度为87-97mm，AC的长度为87mm，BC的长度为32mm，CD的长度为28mm；AE的长度为56mm，AF的长度为60mm，EF在第二拨弦气缸的行程下长度为60-70mm。
2.根据权利要求1所述的吉他演奏机器人，其特征在于，还设有吉他安装座，包括底座和支撑架，底座上设有琴尾安装凹槽，支撑架倾斜设置于底座上，支撑架上设有琴颈安装凹槽，琴颈安装凹槽与琴颈安装座相匹配。
3.根据权利要求1所述的吉他演奏机器人，其特征在于，琴颈安装座包括安装框架和固定座体，安装框架包括底板和二侧板，二侧板分别与底板、气缸安装基座连接，侧板、底板、气缸安装基座之间形成用于放置乐器的腔体；固定座体可拆卸式设置于底板上，固定座体上设有定位凹槽。
4.根据权利要求1所述的吉他演奏机器人，其特征在于，压弦气缸缸径为4mm，压弦缸体长度为58mm，压弦气缸的工作气压为0.3-0.7MPa，压弦气缸的活塞运动速度为0.5-5m/s。
5.根据权利要求1所述的吉他演奏机器人，其特征在于，击弦垫的底部设有压弦块，压弦块为弧面结构，压弦块为弹性块。
6.根据权利要求1所述的吉他演奏机器人，其特征在于，拨杆的头部设有安装槽，安装槽内设有拨块，安装槽为燕尾形结构或阶梯结构。
7.根据权利要求1所述的吉他演奏机器人，其特征在于，还设有调速组件，调速组件与气缸的节流阀进气口连接，用于控制气缸的气流大小。
8.根据权利要求1所述的吉他演奏机器人，其特征在于，还设有消音机构，消音机构包括消音支架、消音气缸、滑块和硅胶条，消音气缸竖直设置于消音支架上，滑块设置于消音气缸的输出端，硅胶条设置于滑块上，滑块的长度尺寸与吉他琴颈的宽度相一致。
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