CN116229919B - 一种踩踏装置及演奏系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种踩踏装置及演奏系统，包括：踩踏体；控制体，所述控制体可活动地安装于所述踩踏体上；阻尼件；及调节组件，所述调节组件安装于所述踩踏体上，并将所述阻尼件压在所述控制体上，且所述调节组件能够调节对所述阻尼件的压力；所述调节组件和所述控制体中的至少一者与所述阻尼件阻尼接触，当所述控制体在所述踩踏体上活动时，所述阻尼件相对所述调节组件和所述控制体中的至少一者活动。如果控制体和踏板之间的撞击力超过了阻尼件在踩踏体和控制体上产生的阻尼作用力，那么控制体就会对踏板触发保护动作，使得控制体对踏板的冲击力小于踩踏体受到的踩踏力，以直接降低对踏板造成的损伤或踩踏力过猛导致乐器晃动影响演奏效果。

Description

一种踩踏装置及演奏系统

技术领域

本发明涉及演奏机器人的辅助配件领域，特别是涉及一种踩踏装置及演奏系统。

背景技术

演奏机器人在对一部分乐器，如钢琴，进行演奏表演的时候，需要对乐器的踏板进行踩踏，为了对踏板进行保护，同时也为了防止踩踏力过猛导致乐器发生晃动影响演奏效果，对踏板的踩踏力量需要进行有效限制。传统针对演奏机器人的踩踏力量控制，主要是通过压力传感器实现的，压力传感器检测到演奏机器人对踏板的踩踏力达到或者超过一个临界值的时候，反馈信号至演奏机器人，然后再由演奏机器人降低踩踏力量。该过程中，会出现演奏机器人的踩踏力量调节动作相对压力传感器的信号反馈滞后或故障失效等现象，因此演奏机器人在演奏过程中对乐器踏板造成的损伤较大，也无法防止因踩踏力过猛导致乐器晃动，影响演奏效果。

发明内容

基于此，有必要针对演奏机器人对乐器踏板造成的损伤较大及踩踏力大导致乐器晃动的问题，提供一种踩踏装置及演奏系统。

一种踩踏装置，包括：

踩踏体；

控制体，所述控制体可活动地安装于所述踩踏体上；

阻尼件；及

调节组件，所述调节组件安装于所述踩踏体上，并将所述阻尼件压在所述控制体上；

所述调节组件和所述控制体中的至少一者与所述阻尼件阻尼接触，当所述控制体在所述踩踏体上活动时，所述阻尼件相对所述调节组件和所述控制体中的至少一者活动。

本发明所述调节组件包括支撑单元、弹性件和传导块，所述传导块活动设置在所述踩踏体上，所述支撑单元固设于所述踩踏体上，所述弹性件的两端分别抵接在所述支撑单元和所述传导块上，所述控制体在所述踩踏体上活动时所述弹性件形变。

本发明所述控制体转动设置在所述踩踏体上，所述控制体上开设有第一槽体，所述传导块上开设有第二槽体，所述阻尼件阻尼接触于所述第一槽体内壁和所述第二槽体内壁。

本发明所述阻尼件与所述第一槽体内壁为线接触，所述控制体在所述踩踏体上转动，以使所述阻尼件与所述第二槽体内壁在面接触和线接触之间切换。

本发明所述控制体具有第一状态和第二状态；

当所述控制体处于第一状态时，所述第一槽体和所述第二槽体在所述弹性件的轴向上相对设置；

当所述控制体处于第二状态时，所述第一槽体内壁将所述阻尼件的一部分压在所述踩踏体上。

本发明所述阻尼件的形状为长方体，所述第一槽体和所述第二槽体均为楔形槽，当所述控制体处于第一状态时，所述阻尼件的其中两条相邻侧棱分别位于所述第二槽体的内壁弯折处，所述阻尼件的另外两条侧棱均与所述第一槽体的内壁线接触。

本发明当所述控制体处于第二状态时，所述阻尼件的其中三条侧棱分别线接触于所述第一槽体的内壁弯折处、所述第二槽体的内壁弯折处和所述踩踏体的外壁，所述阻尼件的另一条侧棱位于所述第二槽体内并与所述第二槽体的内壁分开。

本发明所述支撑单元包括调节座和调节杆，所述调节座固设于所述踩踏体上，所述调节杆螺纹设置在所述调节座上，所述弹性件抵接在所述调节杆的端部，所述传导块滑动设置在所述踩踏体上，所述控制体转动设置在所述踩踏体上。

本发明所述踩踏体上设置有转轴，所述控制体通过所述转轴转动设置在所述踩踏体上，所述弹性件的轴线与所述转轴的轴线位于同一平面。

一种演奏系统，包括踩踏式乐器、演奏机器人以及踩踏装置，所述演奏机器人踩踏于所述踩踏体上，所述控制体支撑于所述踩踏式乐器的踏板上。

演奏机器人通过踩踏体带动控制体撞击踩踏式乐器的踏板，如果控制体和踏板之间的撞击力超过了阻尼件在踩踏体和控制体上产生的阻尼作用力，那么控制体就会对踏板触发保护动作，直接相对踩踏体发生活动，使得控制体对踏板的冲击力小于踩踏体受到的踩踏力，以直接降低对踏板造成的损伤。控制体相对踩踏体不论发生平移或者转动，都能有效降低对踏板产生的冲击力。

反之，如果控制体对踏板的冲击力小于阻尼件在踩踏体和控制体上能够产生的最大阻尼作用力，那么控制体就会随着踩踏体同步活动，以正常对踏板进行踩踏演奏。

附图说明

图1为本发明实施例1中踩踏装置的立体结构示意图（第一状态）；

图2为本发明实施例1中踩踏装置的俯视结构示意图（第一状态）；

图3为图2中A-A向剖面结构示意图；

图4为本发明实施例1中踩踏装置的爆炸结构示意图（第一状态）；

图5为本发明实施例1中踩踏装置的立体结构示意图（第二状态）；

图6为本发明实施例1中踩踏装置的俯视结构示意图（第二状态）；

图7为图6中B-B向剖面结构示意图；

图8为本发明实施例1中踩踏装置的爆炸结构示意图（第二状态）；

图9为本发明实施例1中控制体的立体结构示意图；

图10为本发明实施例1中踩踏体的立体结构示意图。

附图标记：

1、踩踏体；11、转轴；12、第一缓冲垫；13、滑槽；2、控制体；21、第一槽体；22、第二缓冲垫；3、阻尼件；41、调节座；411、螺纹孔；412、导向孔；42、调节杆；43、弹性件；44、传导块；441、第二槽体；442、导向杆。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

实施例1：

参见图1-图10，本实施例提供了一种踩踏装置，包括踩踏体1、控制体2、阻尼件3以及调节组件。其中，踩踏体1位于演奏机器人的脚部，以由演奏机器人的脚部进行踩踏，控制体2安装于踩踏体1上，控制体2和演奏机器人的脚部分开，控制体2支撑于踩踏式乐器的踏板上，演奏机器人的脚部并不直接踩踏在踩踏式乐器的踏板上，而是借由控制踩踏体1，通过控制体2对踩踏式乐器的踏板进行控制。

特别的，控制体2在踩踏体1上能够进行活动，调节组件安装于踩踏体1上，调节组件和控制体2中的至少一者与阻尼件3阻尼接触，调节组件将阻尼件3压在控制体2上。

因此控制体2如果要相对踩踏体1进行活动，那么控制体2需要克服与阻尼件3之间的阻尼作用力，以相对阻尼件3活动，或者控制体2需要克服阻尼件3和调节组件之间的阻尼作用力，以带动阻尼件3一并相对调节组件进行活动，又或者控制体2需要克服和阻尼件3之间的阻尼作用力以及阻尼件3和调节组件之间的阻尼作用力，以使控制体2在相对踩踏体1发生活动的时候阻尼件3相对控制体2和踩踏体1同时发生活动。

可以理解的是，如果阻尼件3和控制体2之间非固定连接，那么阻尼件3和控制体2之间就存在可能相对活动的可能性，因此此时阻尼件3和控制体2之间即阻尼接触。同理，如果阻尼件3和调节组件并非固定连接，那么阻尼件3和调节组件之间也是阻尼接触。

本实施例中阻尼件3和控制体2为阻尼接触，阻尼件3和调节组件也为阻尼接触这一情况进行说明。其中，阻尼件3在本实施例中虽然为刚体，但是在一些其他实施例中也可以为弹性体，即，在其他一些实施例中，控制体2在相对踩踏体1发生活动的时候，阻尼件3除了通过平移或者转动的方式之外，也可以通过形变相对控制体2和踩踏体1进行活动。

演奏机器人通过踩踏体1带动控制体2撞击踩踏式乐器的踏板，如果控制体2和踏板之间的撞击力超过了阻尼件3在踩踏体1和控制体2上产生的阻尼作用力，那么控制体2就会对踏板触发保护动作，直接相对踩踏体1发生活动，使得控制体2对踏板的冲击力小于踩踏体1受到的踩踏力，以直接降低对踏板造成的损伤。控制体2相对踩踏体1不论发生平移或者转动，都能有效降低对踏板产生的冲击力。

反之，如果控制体2对踏板的冲击力小于阻尼件3在踩踏体1和控制体2上能够产生的最大阻尼作用力，那么控制体2就会随着踩踏体1同步活动，以正常对踏板进行踩踏演奏。

因此控制体2对踏板触发保护动作的条件取决于阻尼件3在踩踏体1和控制体2上能够产生的最大阻尼作用力，而该最大阻尼作用力正相关于调节组件对阻尼件3的压力，以及阻尼件3对控制体2的压力，由于阻尼件3对控制体2的压力是由调节组件对阻尼件3的压力传导得到，因此该最大阻尼作用力实质上只取决于调节组件对阻尼件3的压力。故而本实施例中调节组件对阻尼件3的压力能够进行调节，以对控制体2触发保护动作时对踏板的冲击力的数值进行调节。

为了使演奏机器人的踩踏动作能够顺利进行，踩踏体1一般为板体，以增加和演奏机器人之间的接触面积。踩踏体1正常被踩踏的过程中，相对地面进行的是转动，因此控制体2正常情况下也是通过转动对踏板进行按压。与该过程匹配的，为了在控制体2触发保护动作的时候能够最大限度降低对踏板的冲击力，控制体2转动设置在踩踏体1上。相应的，当控制体2相对踩踏体1转动的时候，也会带动阻尼件3发生翻转。

优选的，调节组件包括支撑单元、弹性件43和传导块44。支撑单元局部固设或者全部固设于踩踏体1上。

例如本实施例中支撑单元包括调节座41和调节杆42。调节座41固设于踩踏体1的上表面上，调节座41上设置有螺纹孔411，调节杆42螺纹设置在螺纹孔411处，因此调节杆42可以在螺纹孔411处通过转动实现轴向移动，并配合螺纹孔411实现自锁。踩踏体1的上表面设置有一滑槽13，传导块44滑动设置在滑槽13处，通过滑槽13对传导块44在踩踏体1上的移动方向进行限制。除此之外，还可以在调节座41及踩踏体1的上表面设置导向孔412，传导块44上设置导向杆442，导向杆442穿设于导向孔412处，以对传导块44的滑动进行导向，同时也避免阻尼件3翻转过程中导致传导块44在踩踏体1上一并翻转导致脱离于踩踏体1。阻尼件3与传导块44阻尼接触。

弹性件43的两端分别抵接在调节杆42的端部和传导块44上，弹性件43的轴线平行于导向杆442，从而确保了弹性件43始终是沿自身轴向形变，避免弹性件43的侧弯。常见的，本实施例弹性件43为弹簧，在其他实施例中也可以用弹性橡胶进行替代。其中调节杆42在调节座41处改变轴向位置，就能改变调节杆42端部对弹性件43的压力，弹性件43的压力变化传导至传导块44，最终改变传导块44对阻尼件3的压力。

当控制体2在踩踏体1上发生转动的时候，会带动阻尼件3发生翻转，此外在弹性件43的作用下，阻尼件3始终与传导块44以及控制体2之间保持接触状态，值得注意的是，本实施例中阻尼件3的形状既不是圆柱体，也不是球体，因此阻尼件3的翻转动作配合弹性件43的作用，还会使传导块44发生移动。因此控制体2的转动动作通过阻尼件3使得传导块44的移动，当控制体2转动停止时，踏板对控制体2施加的反作用力消失或减小，低于阻尼件3对控制体2施加的转矩，相应的在弹性件43的作用下，传导块44就会开始往回移动，使得阻尼件3发生反向翻转，从而带动控制体2回转复位，使得控制体2和踩踏体1回复到初始的相对位置状态。

本实施例中控制体2同样为板体，控制体2的边缘开设有第一槽体21，传导块44上开设有第二槽体441，阻尼件3在翻转过程中始终有一部分位于第一槽体21并与第一槽体21的内壁阻尼接触，同时还始终有一部分位于第二槽体441内并与第二槽体441内壁阻尼接触，通过第一槽体21和第二槽体441对阻尼件3活动范围的限制，从而避免阻尼件3翻转过程中从传导块44和控制体2之间滑脱，以保证踩踏装置能够长期稳定使用工作，同时也保证了控制体2转动到极限位置后能够依靠阻尼件3和传导块44实现复位转动。

优选的，本实施例中阻尼件3的形状为长方体，第一槽体21和第二槽体441均为楔形槽。在此条件下，本实施例针对控制体2转动过程中的具体状态变化进行描述。

其中控制体2具有第一状态和第二状态。

当控制体2处于第一状态时，控制体2位于踩踏体1的上方，控制体2与踩踏体1保持平行状态，且控制体2和踩踏体1上表面之间留有一定的空隙，以使得控制体2在踩踏体1上获得转动余量。此时阻尼件3的其中两条相邻侧棱分别位于第二槽体441的内壁弯折处，故而阻尼件3位于该两条相邻侧棱之间的外壁面与第二槽体441的内壁面实现面接触。阻尼件3的另外两条侧棱均与第一槽体21的内壁线接触，这两条侧棱挤压在第一槽体21的内壁上，分别提供了控制体2两个转动方向相反的转动力矩，最终两个转动力矩平行，避免了控制体2在未受到冲击力的时候在踩踏体1上转动。

更进一步优选的，第一槽体21和第二槽体441在弹性件43的轴向上相对设置，以避免阻尼件3对处于第一状态下的控制体2产生一个侧向转动力矩，以确保此时控制体2和踩踏体1之间的平行度。

本实施例中踩踏体1上设置有转轴11，控制体2通过转轴11转动设置在踩踏体1上。在其他一些实施例中，阻尼件3可能与处于第一状态下的控制体2为面接触，此时弹性件43的轴线与转轴11的轴线位于同一平面，以避免阻尼件3对控制体2的压力对控制体2产生转动力矩。

在本实施例中，阻尼件3和第一槽体21内壁线接触的形式避免了阻尼件3和第一槽体21内壁之间阻尼作用过大，从而避免控制体2需要对踏板产生极大冲击力的时候才能发生转动。如果处于第一状态下的控制体2在踩踏体1上产生转动趋势，那么通过阻尼件3和第二槽体441内壁之间的阻尼作用，阻尼件3也会产生转动趋势，但是由于导向孔412的限制作用，阻尼件3的转动趋势被抑制，从而反作用至控制体2，使得控制体2在对踏板冲击力不大的情况下保持与踩踏体1的平行状态，进而踩踏体1可以正常通过控制体2控制踏板进行演奏。

优选的，踩踏体1远离控制体2的一面，即踩踏体1的下表面设置有第一缓冲垫12，控制体2靠近踩踏体1的一面，即控制体2的下表面设置有第二缓冲垫22，第二缓冲垫22降低了控制体2对踏板造成的冲击力，对踏板形成保护。

其中，当控制体2处于第一状态时，第一缓冲垫12的下底面和第二缓冲垫22的下底面位于同一平面内，从而保证第一缓冲垫12与地面接触的时候第二缓冲垫22与踏板接触。

当处于第一状态的控制体2对踏板产生过大冲击时，控制体2相对踩踏体1逐渐向上翻转，在此过程中，阻尼件3在第一槽体21内的其中一条侧棱在第一槽体21内壁上滑动，阻尼件3在第一槽体21内的另一条侧棱则与第一槽体21内壁分离，同时阻尼件3在第二槽体441内的其中一条侧棱与第二槽体441内壁逐渐分离，阻尼件3在第二槽体441内的另一条侧棱则能够始终抵接在第二槽体441内壁弯折处，从而将传导块44推向调节杆42，由于调节杆42端部通过螺纹实现位置自锁，因此弹性件43的形变程度加剧，直至控制体2转变为第二状态。

当控制体2处于第二状态时，阻尼件3的其中三条侧棱分别线接触于第一槽体21的内壁弯折处、第二槽体441的内壁弯折处和踩踏体1的外壁，阻尼件3的另一条侧棱位于第二槽体441内并与第二槽体441的内壁分开。故而控制体2处于第二状态时，其受到的阻尼作用力很小，且并不稳定，只要控制体2受到的冲击力下降到一定程度，在弹性件43的作用下，传导块44重新向控制体2移动，第二槽体441的内壁弯折处和阻尼件3侧棱相互作用，以此带动阻尼件3往回翻转，阻尼件3在第一槽体21的内壁弯折处的侧棱作用在控制体2上，使得控制体2重新回到第一状态。

当控制体2处于第二状态时，阻尼件3的侧棱抵接在踩踏体1的上表面，以限制控制体2进一步转动，避免第二槽体441和第一槽体21之间产生的空隙大于阻尼件3的尺寸，从而避免阻尼件3从控制体2和传导块44之间脱离。

实施例2：

本实施例提供了一种演奏系统，包括踩踏式乐器、演奏机器人以及实施例1中的踩踏装置，演奏机器人踩踏于踩踏体上，控制体支撑于踩踏式乐器的踏板上。

特别的，本实施例的踩踏式乐器为钢琴。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种踩踏装置，其特征在于，包括：

踩踏体（1）；

控制体（2），所述控制体（2）可活动地安装于所述踩踏体（1）上；

阻尼件（3）；及

调节组件，所述调节组件安装于所述踩踏体（1）上，并将所述阻尼件（3）压在所述控制体（2）上；

所述调节组件和所述控制体（2）中的至少一者与所述阻尼件（3）阻尼接触，当所述控制体（2）在所述踩踏体（1）上活动时，所述阻尼件（3）相对所述调节组件和所述控制体（2）中的至少一者活动；

所述调节组件包括支撑单元、弹性件（43）和传导块（44），所述传导块（44）活动设置在所述踩踏体（1）上，所述支撑单元固设于所述踩踏体（1）上，所述弹性件（43）的两端分别抵接在所述支撑单元和所述传导块（44）上，所述控制体（2）在所述踩踏体（1）上活动时所述弹性件（43）形变；

所述控制体（2）转动设置在所述踩踏体（1）上，所述控制体（2）上开设有第一槽体（21），所述传导块（44）上开设有第二槽体（441），所述阻尼件（3）阻尼接触于所述第一槽体（21）内壁和所述第二槽体（441）内壁。

2.根据权利要求1所述的踩踏装置，其特征在于，所述阻尼件（3）与所述第一槽体（21）内壁为线接触，所述控制体（2）在所述踩踏体（1）上转动，以使所述阻尼件（3）与所述第二槽体（441）内壁在面接触和线接触之间切换。

3.根据权利要求1所述的踩踏装置，其特征在于，所述控制体（2）具有第一状态和第二状态；

当所述控制体（2）处于第一状态时，所述第一槽体（21）和所述第二槽体（441）在所述弹性件（43）的轴向上相对设置；

当所述控制体（2）处于第二状态时，所述第一槽体（21）内壁将所述阻尼件（3）的一部分压在所述踩踏体（1）上。

4.根据权利要求3所述的踩踏装置，其特征在于，所述阻尼件（3）的形状为长方体，所述第一槽体（21）和所述第二槽体（441）均为楔形槽，当所述控制体（2）处于第一状态时，所述阻尼件（3）的其中两条相邻侧棱分别位于所述第二槽体（441）的内壁弯折处，所述阻尼件（3）的另外两条侧棱均与所述第一槽体（21）的内壁线接触。

5.根据权利要求4所述的踩踏装置，其特征在于，当所述控制体（2）处于第二状态时，所述阻尼件（3）的其中三条侧棱分别线接触于所述第一槽体（21）的内壁弯折处、所述第二槽体（441）的内壁弯折处和所述踩踏体（1）的外壁，所述阻尼件（3）的另一条侧棱位于所述第二槽体（441）内并与所述第二槽体（441）的内壁分开。

6.根据权利要求1所述的踩踏装置，其特征在于，所述支撑单元包括调节座（41）和调节杆（42），所述调节座（41）固设于所述踩踏体（1）上，所述调节杆（42）螺纹设置在所述调节座（41）上，所述弹性件（43）抵接在所述调节杆（42）的端部，所述传导块（44）滑动设置在所述踩踏体（1）上，所述控制体（2）转动设置在所述踩踏体（1）上。

7.根据权利要求1所述的踩踏装置，其特征在于，所述踩踏体（1）上设置有转轴（11），所述控制体（2）通过所述转轴（11）转动设置在所述踩踏体（1）上，所述弹性件（43）的轴线与所述转轴（11）的轴线位于同一平面。

8.一种演奏系统，其特征在于，包括踩踏式乐器、演奏机器人以及如权利要求1-权利要求7任一权利要求所述的踩踏装置，所述演奏机器人踩踏于所述踩踏体（1）上，所述控制体（2）支撑于所述踩踏式乐器的踏板上。