CN110115845B - 一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制方法和系统 - Google Patents

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    • A63H3/50—Frames, stands, or wheels for dolls or toy animals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
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Abstract

本发明提供一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制和系统，该方法包括：接收动作指令并根据指令控制滑轮轨道的移动和转动；根据预置的表演数据，使滑轮轨道控制机械手做出动作；机械手通过控线控制木偶的关节的移动和转动，在控线的控制下木偶完成指定的表演动作；根据剧情需要使用显示屏进行画面的渲染，使用语音装置播放适当的声音，同时还使用灯光装置进行氛围渲染，由显示屏、语音装置和灯光装置共同完成木偶背景环境的渲染。本发明能够快速便捷在木偶身上不同部位添加控线，通过滑轮轨道和机械手控制提线木偶运动实时摆出不同的动作，满足剧本和人物个性化的需求，可节省制作成本和人力成本，同时显示屏、声音、灯光的使用也大大提高了木偶表演的观赏性。

Description

一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制方法和系统
技术领域
本申请涉及机器人领域，尤其涉及一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制方法和系统。
背景技术
在传统木偶表演中，新剧本的产生需要设计合适的木偶角色及其根据剧情和人物性格设计动作，艺人往往需要不断调试操控不同部位的线来设计动作，同时也是为了确定哪些部位的线是可以留下来，哪些是可以去除，在实际表演的时候也需要人的配合，需要耗费巨大的人力和物力，由于人力的局限不能表演复杂的动作，同时由于缺少现代化的舞台技术在环境渲染方面也有欠缺。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，提供一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制方法、系统、终端设备和存储介质。能够快速便捷在木偶身上不同部位添加控线，通过滑轮轨道和机械手控制提线木偶运动实时摆出不同的动作，满足剧本和人物个性化的需求，可节省制作成本和人力成本，同时减少演员高空作业的次数，降低风险，也为提线木偶剧本表演设计和可控机械臂设计提供理论支持，同时记录下木偶表演数据，通过数字化的形式保护提线木偶艺术。相较于普通的机械臂，侧面滑轮轨道的运用使得提线木偶的肘部关节控制更加灵活，动作幅度更大，多样性更加丰富，而顶部滑轮则可以实现提线木偶的转动以及增加旋转的飞鸟等附加表演人物，能够极大地增强表演效果。同时显示屏、声音、灯光的使用也大大提高了木偶表演的观赏性和舞美效果。
第一方面，本申请实施例提供了一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制方法，所述提线木偶机器人包括滑轮轨道和机械手，其中滑轮轨道包括顶部滑轮和侧面滑轮，展柜包括显示屏、语音装置和灯光装置，其特征在于，该方法包括：
接收动作指令并根据指令控制滑轮轨道的移动和转动；
根据预置的表演数据，使滑轮轨道控制机械手做出动作；
机械手通过控线控制木偶的关节的移动和转动，在控线的控制下木偶完成指定的表演动作；
根据剧情需要使用显示屏进行画面的渲染，使用语音装置播放适当的声音，同时还使用灯光装置进行氛围渲染，由显示屏、语音装置和灯光装置共同完成木偶背景环境的渲染。
第二方面，本申请实施例提供了一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制系统，其特征在于，其特征在于，该系统包括：
滑轮轨道，用于根据预置的表演数据控制机械手做出动作，其中滑轮轨道包括顶部滑轮和侧面滑轮；
机械手，用于通过控线控制木偶的关节的移动和转动，在控线的控制下木偶完成指定的表演动作；
木偶，用于进行表演，木偶的关节可以旋转和移动，从而做出各种动作；
显示屏，用于根据剧情需要进行画面渲染，以配合木偶的动作；
语音装置，用于根据剧情需要播放适当的声音，以配合木偶的动作；
灯光装置，用于根据剧情需要氛围渲染，以配合木偶的动作；
控制装置，用于控制滑轮轨道和机械手一起配合使木偶做出规定的动作来进行表演。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了本申请实施例提供的一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制系统示意图；
图2示出了本申请实施例提供的一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制系统展柜示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面以实施例来详细说明本申请。
实施例一提供一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制方法，其特征在于，该方法包括：
所述提线木偶机器人包括滑轮轨道和机械手，其中滑轮轨道包括顶部滑轮和侧面滑轮，展柜包括显示屏、语音装置和灯光装置，其特征在于，该方法包括：
接收动作指令并根据指令控制滑轮轨道的移动和转动；
根据预置的表演数据，使滑轮轨道控制机械手做出动作；
机械手通过控线控制木偶的关节的移动和转动，在控线的控制下木偶完成指定的表演动作；
根据剧情需要使用显示屏进行画面的渲染，使用语音装置播放适当的声音，同时还使用灯光装置进行氛围渲染，由显示屏、语音装置和灯光装置共同完成木偶背景环境的渲染。
具体的，控制木偶完成指定的表演动作的步骤包括：
提取木偶的身体骨骼各部分比例数据，并构造木偶三维模型；
根据提线木偶线数和控制需求设置对应的机械手，由机械手装配成提线木偶机器人机械控制装置模型；
将机械控制装置模型转化为可控模型；
编写机器人控制程序控制仿真器中的机器人执行动作，根据提线木偶表演剧目剧情的需要以及不同线数的控制部位设定，编制连续的提线木偶表演动作；
将表演动作转化为位置数据以及木偶关节转动角度，映射到对应机械手末端，当机械手末端位置确定之后，运用运动规划算法调整机械手的每个构件的转动角度和方向，并记录下木头各个关节的控制数据；
根据木偶表演剧目的动作需要将之前提前转换记录下的木头各个关节的控制数据，逆向操控机械臂运作，输出相对应的提线木偶动作以完成表演；
在木偶完成动作的同时，使用显示屏、语音装置和灯光装置进行环境的渲染。具体的，使用v-rep平台作为开发环境。
具体的，使用内嵌的脚本lua语言编写机器人控制程序控制仿真器中的机器人执行相关动作。
具体的，使用v-rep自带的IK模块控制机械臂
本实施例的基于展柜表演的提线木偶机器人控制方法能够使用显示屏、声音、灯光等舞美技术增加表演效果，不局限于8-16线，可作为展柜展出，通过滑轨实现自转等高难度动作。
实施例二提供一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制系统，其特征在于，该系统包括：
滑轮轨道，用于根据预置的表演数据控制机械手做出动作，其中滑轮轨道包括顶部滑轮和侧面滑轮；
机械手，用于通过提线控制木偶的关节的移动和转动，在提线的控制下木偶完成指定的表演动作；
木偶，用于进行表演，木偶的关节可以旋转和移动，从而做出各种动作；
显示屏，用于根据剧情需要进行画面渲染，以配合木偶的动作；
语音装置，用于根据剧情需要播放适当的声音，以配合木偶的动作；
灯光装置，用于根据剧情需要氛围渲染，以配合木偶的动作；
控制装置，用于控制滑轮轨道和机械手一起配合使木偶做出规定的动作来进行表演。
具体的，控制装置包括：
模型构造装置，用于提取木偶的身体骨骼各部分比例数据，并构造木偶三维模型，根据提线木偶线数和控制需求设置对应的机械手，由机械手装配成提线木偶机器人机械控制装置模型，将机械控制装置模型转化为可控模型；
动作编制装置，用于编写机器人控制程序控制仿真器中的机器人执行动作，根据提线木偶表演剧目剧情的需要以及不同线数的控制部位设定，编制连续的提线木偶表演动作；
记录装置，用于将表演动作转化为位置数据以及木偶关节转动角度，映射到对应机械手末端，当机械手末端位置确定之后，运用运动规划算法调整机械手的每个构件的转动角度和方向，并记录下木头各个关节的控制数据；
表演装置，用于根据木偶表演剧目的动作需要将之前提前转换记录下的木头各个关节的控制数据，逆向操控机械臂运作，输出相对应的提线木偶动作以完成表演；在木偶完成动作的同时，使用显示屏、语音装置和灯光装置进行环境的渲染。具体的，系统使用v-rep平台作为开发环境。
具体的，系统使用内嵌的脚本lua语言编写机器人控制程序控制仿真器中的机器人执行相关动作。
具体的，系统使用v-rep自带的IK模块控制机械臂。
提线木偶机器人控制系统可参考图1中的系统架构，展柜和滑动轨道可参考图2。
作为另一方面，本申请还提供了一种终端设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本申请实施例描述的方法。
实施例四
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例描述的方法。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(ProgrammableGate Array；以下简称：PGA)，现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array；以下简称：FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制方法，所述提线木偶机器人包括滑轮轨道和机械手，其中滑轮轨道包括顶部滑轮和侧面滑轮，展柜包括显示屏、语音装置和灯光装置，其特征在于，该方法包括：
接收动作指令并根据指令控制滑轮轨道的移动和转动；
根据预置的表演数据，使滑轮轨道控制机械手做出动作，其中顶部滑轮还可以增加附加表演人物；
机械手通过控线控制木偶的关节的移动和转动，在控线的控制下木偶完成指定的表演动作；
根据剧情需要使用显示屏进行画面的渲染，使用语音装置播放适当的声音，同时还使用灯光装置进行氛围渲染，由显示屏、语音装置和灯光装置共同完成木偶背景环境的渲染；
其中，控制木偶完成指定的表演动作的步骤包括：
提取木偶的身体骨骼各部分比例数据，并构造木偶三维模型；
根据提线木偶线数和控制需求设置对应的机械手，由机械手装配成提线木偶机器人机械控制装置模型；
将机械控制装置模型转化为可控模型；
编写机器人控制程序控制仿真器中的机器人执行动作，根据提线木偶表演剧目剧情的需要以及不同线数的控制部位设定，编制连续的提线木偶表演动作；
将表演动作转化为位置数据以及木偶关节转动角度，映射到对应机械手末端，当机械手末端位置确定之后，运用运动规划算法调整机械手的每个构件的转动角度和方向，并记录下木头各个关节的控制数据；
根据木偶表演剧目的动作需要将之前提前转换记录下的木头各个关节的控制数据，逆向操控机械臂运作，输出相对应的提线木偶动作以完成表演；
在木偶完成动作的同时，使用显示屏、语音装置和灯光装置进行环境的渲染。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：使用v-rep平台作为开发环境。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用内嵌的脚本lua语言编写机器人控制程序控制仿真器中的机器人执行相关动作。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用v-rep自带的IK模块控制机械臂。
5.一种基于展柜表演的提线木偶机器人控制系统，其特征在于，该系统包括：滑轮轨道，用于根据预置的表演数据控制机械手做出动作，其中滑轮轨道包括顶部滑轮和侧面滑轮，其中顶部滑轮还可以增加附加表演人物；
机械手，用于通过控线控制木偶的关节的移动和转动，在控线的控制下木偶完成指定的表演动作；
木偶，用于进行表演，木偶的关节可以旋转和移动，从而做出各种动作；
显示屏，用于根据剧情需要进行画面渲染，以配合木偶的动作；
语音装置，用于根据剧情需要播放适当的声音，以配合木偶的动作；
灯光装置，用于根据剧情需要氛围渲染，以配合木偶的动作；
控制装置，用于控制滑轮轨道和机械手一起配合使木偶做出规定的动作来进行表演；
其中，所述控制装置包括：
模型构造装置，用于提取木偶的身体骨骼各部分比例数据，并构造木偶三维模型，根据提线木偶线数和控制需求设置对应的机械手，由机械手装配成提线木偶机器人机械控制装置模型，将机械控制装置模型转化为可控模型；
动作编制装置，用于编写机器人控制程序控制仿真器中的机器人执行动作，根据提线木偶表演剧目剧情的需要以及不同线数的控制部位设定，编制连续的提线木偶表演动作；
记录装置，用于将表演动作转化为位置数据以及木偶关节转动角度，映射到对应机械手末端，当机械手末端位置确定之后，运用运动规划算法调整机械手的每个构件的转动角度和方向，并记录下木头各个关节的控制数据；
表演装置，用于根据木偶表演剧目的动作需要将之前提前转换记录下的木头各个关节的控制数据，逆向操控机械臂运作，输出相对应的提线木偶动作以完成表演；在木偶完成动作的同时，使用显示屏、语音装置和灯光装置进行环境的渲染。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：系统使用v-rep平台作为开发环境。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，系统使用内嵌的脚本lua语言和matlab编写机器人控制程序控制仿真器中的机器人执行相关动作。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，系统使用v-rep自带的IK模块控制机械臂。
9.一种终端设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-4中任一所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一所述的方法。
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