CN111086007A - 机器人舞蹈节奏自适应系统及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人舞蹈节奏自适应系统及机器人，包括音乐节奏计算模块、服务器和机器人设备端；服务器分别与机器人设备端和音乐节奏模块连接、用于存储音乐、歌曲的BPM值、表情和动作数据，向机器人设备端反馈舞蹈相关数据，在音乐节奏未存储时，调用音乐节奏计算模块计算歌曲的BPM值，将其反馈给机器人设备端，同时存储到服务器云端数据库；机器人设备端解析用户的语音数据，并将解析结果上报给服务器，根据服务器反馈的舞蹈表情、动作和音乐展现给用户，并将常用资源缓存在本地数据库。本发明能够控制机器人按照云端配置的动作表格和歌曲节奏进行运动、根据音乐节奏进行跳舞、能提升机器人舞蹈的节奏感和感染力、提升用户体验。

Description

机器人舞蹈节奏自适应系统及机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种机器人舞蹈节奏自适应系统及机器人。

背景技术

目前的娱乐机器人主要以与人互动为特点，有些娱乐机器人通过做出比较怪异的动作，或者跳舞来逗用户开心。但是目前机器人所能做出的动作有限，一般是出厂时固定配置的几个简单动作，这使得用户在初次接触这类机器人时会比较有趣，而多次使用后由于执行的都是同样的动作会逐渐感觉枯燥，从而降低了人机交互的乐趣。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能够控制机器人按照云端配置的动作表格和歌曲节奏进行运动、根据音乐节奏进行跳舞、能提升机器人舞蹈的节奏感和感染力、提升用户体验的机器人舞蹈节奏自适应系统及机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种机器人舞蹈节奏自适应系统，包括音乐节奏计算模块、服务器和机器人设备端，所述音乐节奏计算模块与所述服务器连接、用于计算所述服务器传递的歌曲的BPM(Beat per minute，每分钟节拍数)值；所述服务器分别与所述机器人设备端和音乐节奏模块连接、用于存储音乐、歌曲的BPM值、表情和动作数据，响应和解析所述机器人设备端的请求，向所述机器人设备端反馈舞蹈相关数据，在音乐节奏未存储时，调用所述音乐节奏计算模块计算歌曲的BPM值，然后将所述歌曲的BPM值反馈给所述机器人设备端，同时将其存储到服务器云端数据库；所述机器人设备端解析用户的语音数据，并将解析结果上报给所述服务器，并根据所述服务器反馈的舞蹈表情、动作和音乐展现给用户，并将常用资源缓存在本地数据库。

在本发明所述的机器人舞蹈节奏自适应系统中，所述机器人设备端按照所述音乐节奏计算模块计算的所述歌曲的BPM值，调整舞蹈速率和舞蹈动作，使其与背景音乐合拍。

在本发明所述的机器人舞蹈节奏自适应系统中，所述服务器传递歌曲给所述音乐节奏计算模块，获取歌曲的BPM值，将所述歌曲的BPM值及舞蹈动作表格发送给所述机器人设备端，并在所述服务器云端数据库中存储所述歌曲的BPM值，用于下次调用时直接返回。

在本发明所述的机器人舞蹈节奏自适应系统中，所述机器人设备端从所述服务器获取表情、歌曲、舞蹈动作和音乐节奏，并在本地缓存，用于下次请求时直接调用。

在本发明所述的机器人舞蹈节奏自适应系统中，所述机器人设备端在离线模式下，利用本地缓存数据，实现舞蹈动作，在无法获取歌曲的BPM值的情况下，采用默认表情、舞蹈动作和节奏展现给用户。

在本发明所述的机器人舞蹈节奏自适应系统中，所述机器人设备端包括相连接的上位机和下位机，所述上位机将舞蹈动作表格解析成控制舵机的供所述下位机识别的动作控制指令，并根据所述歌曲的BPM值，按照时序将所述动作控制指令下发给所述下位机，由所述下位机实现舵机运动。

在本发明所述的机器人舞蹈节奏自适应系统中，所述下位机还通过角度微分的方式控制所述舵机的角度在预设时间内到达预设角度。

在本发明所述的机器人舞蹈节奏自适应系统中，所述服务器与所述机器人设备端之间通过远程通信的方式进行通信。

本发明还涉及一种机器人，包括上述机器人设备端中的任意一种。

实施本发明的机器人舞蹈节奏自适应系统及机器人，具有以下有益效果：由于设有音乐节奏计算模块、服务器和机器人设备端，音乐节奏计算模块用于计算服务器传递的歌曲的BPM值；服务器用于存储音乐、歌曲的BPM值、表情和动作数据，响应和解析机器人设备端的请求，向机器人设备端反馈舞蹈相关数据，在音乐节奏未存储时，调用音乐节奏计算模块计算歌曲的BPM值，然后将歌曲的BPM值反馈给机器人设备端，同时将其存储到服务器云端数据库；机器人设备端解析用户的语音数据，并将解析结果上报给服务器，并根据服务器反馈的舞蹈表情、动作和音乐展现给用户，并将常用资源缓存在本地数据库，能够控制机器人按照云端配置的动作表格和歌曲节奏进行运动、根据音乐节奏进行跳舞、能提升机器人舞蹈的节奏感和感染力、提升用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明机器人舞蹈节奏自适应系统及机器人一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中机器人舞蹈节奏自适应系统的控制原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明机器人舞蹈节奏自适应系统及机器人实施例中，其机器人舞蹈节奏自适应系统的结构示意图如图1所示。图1中，该机器人舞蹈节奏自适应系统包括音乐节奏计算模块1、服务器2和机器人设备端3，音乐节奏计算模块1与服务器2连接，服务器2传递歌曲给音乐节奏计算模块1，音乐节奏计算模块1计算歌曲的BPM值并返回给服务器2，也就是说，音乐节奏计算模块1通过服务器2调用，计算服务器2传递的歌曲(也可以说是音乐资源)的BPM值并反馈给服务器2。

服务器2分别与机器人设备端3和音乐节奏模块1连接、用于存储音乐、歌曲的BPM值、表情和动作数据，响应和解析机器人设备端3的请求，向机器人设备端3反馈舞蹈相关数据，在音乐节奏未存储时，调用音乐节奏计算模块1计算歌曲的BPM值，服务器2获取歌曲的BPM值后，将其存储到服务器云端数据库，用于下次请求时直接返回，同时还将歌曲的BPM值反馈给机器人设备端3。具体而言，服务器2与机器人设备端3连接，可以处理解析机器人设备端3的请求，辅助理解用户意图并返回所需的表情、音频、节奏和动作等数据，这些数据存储在服务器云端数据库，同时也会反馈给机器人设备端3；服务器2与音乐节奏计算模块1相连，可以获取音乐节奏并反馈给机器人设备端3。

机器人设备端3解析用户的语音数据，并将解析结果上报给服务器2，并根据服务器2反馈的舞蹈表情、动作和音乐展现给用户，并将常用资源缓存在本地数据库。具体而言，机器人设备端3与服务器2连接，通过服务器2请求资源和动作表格，获取音乐的节奏信息BPM，并在本地缓存，然后将资源和动作表格展现给用户。因此，机器人设备端3是舞蹈节奏自适应系统的展现者。

本实施例中，服务器2和机器人设备端3之间为远程通信，例如通过无线网络实现，从而可实现机器人表情和动作的远程配置。

本实施例中，通过该机器人舞蹈节奏自适应系统，使得机器人设备端3按照音乐节奏计算模块1计算的歌曲的BPM值，来调整舞蹈速率和舞蹈动作，使其与背景音乐合拍。

本实施例中，服务器2传递歌曲给音乐节奏计算模块1，获取歌曲的BPM值，将歌曲的BPM值及舞蹈动作表格发送给机器人设备端3，并在服务器云端数据库中存储歌曲的BPM值，用于下次机器人设备端3调用时直接返回，减少反馈延时。

本实施例中，机器人设备端3从服务器2获取表情、歌曲、舞蹈动作和音乐节奏，并在本地缓存，用于下次用户请求时直接调用，减少反馈延时，并根据运动配置定期清理，避免本地存储无限制增长。

本实施例中，机器人设备端3在离线模式下，利用本地缓存数据，实现舞蹈动作，在无法获取歌曲的BPM值的情况下，采用默认表情、舞蹈动作和节奏展现给用户。

本实施例中，机器人设备端3包括相连接的上位机31和下位机32，上位机31可以实现语音识别、网络请求、动作控制、语音输出、表情输出、数据缓存等功能，上位机31将舞蹈动作表格解析成控制舵机的可供下位机32识别的动作控制指令，并根据歌曲的BPM值，按照时序将动作控制指令下发给下位机32，也就是根据歌曲的BPM值将动作表格转换成按时序控制的动作控制指令，上位机31与下位机32通过动作控制指令传递数据，下位机32根据上位机31下发的动作控制指令控制舵机运动，实现舞蹈等动作，机器人设备端3通过请求服务器2来实现动作和资源更新、获取音乐节奏等。机器人设备端3中安装有动作更新系统，可以实现动作和资源更新。

值得一提的是，本实施例中，上位机31将得到的动作配置表(角度)与歌曲的BPM值(时间)结合，根据下位机32的动作协议，转换成动作控制指令，按照时序下发给下位机32。下位机32解析动作控制指令，控制舵机运动，实现舞蹈动作。

上位机31例如通过预设的码率、流控协议及校验规则将相应的动作控制指令下发给下位机32，并获取下位机32存储的舵机位置、电流等信息，指导下一步的舵机运动。

本实施例中，下位机32还通过角度微分的方式控制机器人的舵机的角度在预设时间内到达预设角度(预设位置)。具体地说，上位机31下发动作控制指令包括舵机运动的终点位置和运动持续时间，下位机32控制舵机在指定时间内运动到指定的位置，将指定时间分成较小的时间片，并根据当前位置动态调整舵机运动的速度，进而使得舵机运动平滑而精确。通过该机器人舞蹈节奏自适应系统，使机器人能够响应用户请求的舞蹈，根据背景音乐调整运动速率，自适应舞蹈节奏，相关动作、表情和节奏可通过服务器2进行更新维护。

图2为本实施例中机器人舞蹈节奏自适应系统的控制原理图，图2中，机器人舞蹈节奏自适应系统的控制过程如下：机器人设备端3通过语音等交互行为获取用户行为，通过服务器2或离线NLP解析用户意图；机器人设备端3通过服务器2获得本地缓存获取舞蹈的表情、动作、音频资源以及歌曲节奏信息，并在本地缓存，如果本地有缓存，则省去数据获取过程；上位机31结合歌曲节奏信息，将舞蹈动作表按时序解析成动作控制指令，并按照下位机32的约定码率和通讯协议下发给下位机32；下位机32获取到动作控制指令，按照动作控制指令控制舵机在约定时间内平滑运动到指定位置，连贯的动作可以组成舞蹈；机器人设备端3定期请求服务器2的基础动作表和表情资源表，检测是否有动作表和表情更新；机器人设备端2定期清理本地失效缓存，避免ROM空间无限制增长；服务器2获取到机器人设备端1的请求后，解析用户意图，查询服务器云端数据库，将舞蹈所需的表情、音频地址和歌曲节奏反馈给机器人设备端3；服务器2查询歌曲BPM为空时，调用音乐节奏计算模块1，获取歌曲的BPM值，并保存在服务器云端数据库；音乐节奏计算模块1被服务器2调用后，将音频资源转换成波形文件，根据波形文件时域上的短时能量局部最大值的周期性估算歌曲的BPM值，将其结果返回给服务器2。

本发明还涉及一种机器人，该机器人包括本实施例中的上述机器人设备端3。本发明结合音乐节奏计算，服务器2存储下发，机器人设备端3的运动控制等功能，提出了一种机器人舞蹈节奏自适应系统。在此基础上，提出了一种可根据音乐节奏自适应舞蹈速度的机器人。通过云端计算音乐节奏、配置机器人动作，可以提升机器人舞蹈的灵活性和节奏感。

总之，本实施例中，服务器2用于响应和解析机器人的数据请求，返回应答和控制指令；音乐节奏计算模块1用于计算当前舞蹈适配歌曲的BPM值；机器人设备端将本地语音解析的结果上传给服务器2，服务器2解析用户意图并将舞蹈的表情、动作、背景音乐资源和歌曲的BPM值等信息返回给机器人设备端3；机器人设备端3本地缓存资源和动作，根据音频节奏，按时序控制将角度动作解析成的舵机动作控制指令，实现舞蹈节奏的自适应；机器人设备端3定期更新从服务器2更新舞蹈动作和资源，提高数据相应的速度。本发明能够根据机器人当前舞蹈背景音乐的节奏，调整舞蹈速率，从而使得动作合拍，能进一步增加人机交互的乐趣。机器人动作可以通过云端进行配置更新，可以使舞蹈动作与音乐合拍，提升用户体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人舞蹈节奏自适应系统，其特征在于，包括音乐节奏计算模块、服务器和机器人设备端，所述音乐节奏计算模块与所述服务器连接、用于计算所述服务器传递的歌曲的BPM值；所述服务器分别与所述机器人设备端和音乐节奏模块连接、用于存储音乐、歌曲的BPM值、表情和动作数据，响应和解析所述机器人设备端的请求，向所述机器人设备端反馈舞蹈相关数据，在音乐节奏未存储时，调用所述音乐节奏计算模块计算歌曲的BPM值，然后将所述歌曲的BPM值反馈给所述机器人设备端，同时将其存储到服务器云端数据库；所述机器人设备端解析用户的语音数据，并将解析结果上报给所述服务器，并根据所述服务器反馈的舞蹈表情、动作和音乐展现给用户，并将常用资源缓存在本地数据库。

2.根据权利要求1所述的机器人舞蹈节奏自适应系统，其特征在于，所述机器人设备端按照所述音乐节奏计算模块计算的所述歌曲的BPM值，调整舞蹈速率和舞蹈动作，使其与背景音乐合拍。

3.根据权利要求1所述的机器人舞蹈节奏自适应系统，其特征在于，所述服务器传递歌曲给所述音乐节奏计算模块，获取歌曲的BPM值，将所述歌曲的BPM值及舞蹈动作表格发送给所述机器人设备端，并在所述服务器云端数据库中存储所述歌曲的BPM值，用于下次调用时直接返回。

4.根据权利要求1所述的机器人舞蹈节奏自适应系统，其特征在于，所述机器人设备端从所述服务器获取表情、歌曲、舞蹈动作和音乐节奏，并在本地缓存，用于下次请求时直接调用。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的机器人舞蹈节奏自适应系统，其特征在于，所述机器人设备端在离线模式下，利用本地缓存数据，实现舞蹈动作，在无法获取歌曲的BPM值的情况下，采用默认表情、舞蹈动作和节奏展现给用户。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的机器人舞蹈节奏自适应系统，其特征在于，所述机器人设备端包括相连接的上位机和下位机，所述上位机将舞蹈动作表格解析成控制舵机的供所述下位机识别的动作控制指令，并根据所述歌曲的BPM值，按照时序将所述动作控制指令下发给所述下位机，由所述下位机实现舵机运动。

7.根据权利要求6所述的机器人舞蹈节奏自适应系统，其特征在于，所述下位机还通过角度微分的方式控制所述舵机的角度在预设时间内到达预设角度。

8.根据权利要求7所述的机器人舞蹈节奏自适应系统，其特征在于，所述服务器与所述机器人设备端之间通过远程通信的方式进行通信。

9.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至8中机器人设备端中的任意一种。

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