CN214520215U - 一种贝斯机器人用机械拨弦手 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于音乐机器人技术领域，具体涉及一种贝斯机器人用机械拨弦手。本实用新型包括指根座，指根座的前端通过第一水平铰接座铰接有中间座，指根座上还设置有用于驱动中间座绕第一水平铰接座的铰接轴线产生铰接动作的第一直行程驱动源；中间座前端通过第二水平铰接座铰接有指尖拨件，中间座上还设置有用于驱动指尖拨件绕第二水平铰接座的铰接轴线产生铰接动作的第二直行程驱动源，第二直行程驱动源的驱动端与指尖拨件之间形成的水平铰接点位于第二水平铰接座下方处；上述各铰接处轴线均彼此平行。本实用新型能精准而高效的满足贝斯的拨弦需求，并同步具备体积小巧、结构紧凑、使用寿命高、动作幅度小且维护及制作成本低的优点。

Description

一种贝斯机器人用机械拨弦手

技术领域

本实用新型属于音乐机器人技术领域，具体涉及一种贝斯机器人用机械拨弦手。

背景技术

现有的乐器必须借助于具备音乐基础的一些专业人士进行演奏才能发出悦耳的声音，而很多人都不具备演奏能力。机器人学相关领域的技术进步与创新成果的集合，为音乐机器人的研究与开发带来了突破性进展，同时也产生了更多的相关难题。就贝斯而言，通常只有四弦，以吉他的后四根弦低一个八度定音，即E、A、D、G。贝斯是乐队中一般必不可少的乐器之一，它在乐队中主要担任低音声部，有时也作即兴独奏，因此也是音乐机器人的主攻方向。在进行贝斯机器人的研发设计时，人们发现，由于贝斯的各弦需以扫拨的复合动作方式来实现发音，而传统的仅能实现单行程动作的机械按压结构显然难以满足目前的贝斯拨弦需求；如以平行弦面方向进行扫弦，显然各弦之间捉襟见肘的狭小间距又难以满足一组甚至更多组扫弦机构的安装及动作需求，因此存在问题亟待解决。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种贝斯机器人用机械拨弦手，其能精准而高效的满足贝斯的拨弦需求，并同步具备体积小巧、结构紧凑、使用寿命高、动作幅度小且维护及制作成本低的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种贝斯机器人用机械拨弦手，其特征在于：包括指根座，指根座的前端通过第一水平铰接座铰接有中间座，指根座上还设置有用于驱动中间座绕第一水平铰接座的铰接轴线产生铰接动作的第一直行程驱动源，第一直行程驱动源的驱动端与中间座之间形成的水平铰接点位于第一水平铰接座上方处；中间座前端通过第二水平铰接座铰接有指尖拨件，中间座上还设置有用于驱动指尖拨件绕第二水平铰接座的铰接轴线产生铰接动作的第二直行程驱动源，第二直行程驱动源的驱动端与指尖拨件之间形成的水平铰接点位于第二水平铰接座下方处；上述各铰接处轴线均彼此平行。

优选的，所述第一直行程驱动源及第二直行程驱动源均为气缸。

优选的，所述指根座外形呈“L”型杆状，第一直行程驱动源的活塞缸端水平铰接在指根座的竖直段上，指根座的水平段沿第一直行程驱动源的轴线方向向前延伸并铰接所述中间座的底端杆身，中间座的中段杆身水平铰接第一直行程驱动源的驱动端；第二水平铰接座位于指尖拨件的顶部，第二直行程驱动源的活塞缸端固定在中间座上，第二直行程驱动源的驱动端与指尖拨件的中段杆身间形成铰接配合。

优选的，本拨弦机械手还包括直接固定在第二直行程驱动源的活塞缸上的指尖座，所述指尖座沿第二直行程驱动源的轴线方向向前延伸并形成悬臂结构，指尖座的悬臂端设置用于铰接指尖拨件的第二水平铰接座。

优选的，所述指尖拨件外形呈四方型直杆状，指尖拨件的用于接触琴弦的一角端布置倒角。

优选的，所述倒角上设置垫块。

本实用新型的有益效果在于：

1)、鉴于目前的贝斯机器人设计所产生的问题，本实用新型提供了一种针对拨弦结构的设计方案：指根座、中间座及指尖拨件分别形成类似手指指根骨、指中骨及指尖骨，并依靠两组水平铰接座来实现上述三者的铰接配合，同时设置第一直行程驱动源及第二直行程驱动源来实现上述三者的铰接动作，从而可完全的拟化出正常人手指的由外而内又由内而外摆动的复合拨弦动作。通过上述复合拨弦动作，确保了指尖拨件能相对琴弦实现进程拨弦而返程不触弦的动作目的，并同时更多占用琴弦上方空间而不是相邻琴弦之间空间，最终在满足贝斯的拨弦需求的同时，同步具备体积小巧、结构紧凑、使用寿命高、动作幅度小且维护及制作成本低的优点。

2)、作为上述方案的进一步优选方案，各直行程驱动源可以是任意直行程机构，如曲柄滑块机构或丝杆螺母机构，甚至是凸轮顶杆机构等等，只需能实现对相应部件的直线推动功能即可。本实用新型优选采用气缸来实现其动作功能，结构上更为简洁，性价比更高，同时工作环境的清洁性也能得到有效保证。

3)、采用气缸作为各直行程驱动源时，仅通过基本的铰接结构，就可以实现驱动部与动作部的有效衔接，并实现基本设计功能，整体结构也进一步的紧凑化。指尖座的设置，使得第二水平铰接座的铰接位置进一步的上移至指尖拨件的顶端，加强了指尖拨件的铰接动作幅度，提升了拨弦动作的稳定性和力度。

4)、指尖拨件的用于接触琴弦的一角端布置倒角，倒角的外形类似人体指面的弧形曲面来接触琴弦，拨弦动作更为拟真化，琴弦的发生效果显然更佳；此外，倒角使得原本的尖锐角端被消除，也能有效避免琴弦因锐物接触而可能产生的断弦状况，一举多得。

附图说明

图1为本实用新型的装配状态立体图；

图2为图1的I部分局部放大图；

图3为图1的II部分局部放大图；

图4为图1的正视图；

图5、图6、图7、图8为本实用新型的动作状态图；

图9为指尖拨件的顶端的动作轨迹示意图。

本实用新型各标号与部件名称的实际对应关系如下：

10-躯干部 20-下肢部 30-头部

40-压弦机械手 41-伺服滑台 42-配合滑块 43-压弦块

44-动力源 45-舵机 46-摆杆

50-拨弦机械手 51-指根座 52-中间座 53-第一直行程驱动源

54-指尖拨件 54a-倒角 55-第二直行程驱动源

56-指尖座 57-连接板

60-活动臂 61-大臂段 62-小臂段

70-底座 80-控制柜

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-9，对本实用新型的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

本实用新型的设计目的，在于提供一种拟人化的演奏机器人，从而能满足现有的贝斯演奏需求。具体设计时，以电贝斯为例，参照图1及图4所示，其由头部30、躯干部10、上肢部、下肢部20、贝斯及电控部分组成，整个机体安放在底座70上，并通过控制柜80操控各动件产生指定动作。在上述部件中，上肢部为重点设计部位，这主要因为操控贝斯产生演奏效果需依赖双手拨弦和压弦配合来实现；为此，本实用新型的实施例中提供了图1所示的基于左手的压弦机械手40和基于右手也即本实用新型的拨弦机械手50，其中：

在图1及图3-4中，可看出：压弦机械手40包括若干组布置在滑块42上的压弦单元；每组压弦单元的功能在于针对特定的单根弦或多根弦来实现垂直按压功能，以模拟人们的压弦动作。以图1中为例，其滑块42即构成左掌，各组压弦单元即构成相应的可实现压弦功能的手指。每组压弦单元均包括一组压弦块43及对应的作为动力源44的气缸。动力源44如图3所示的固定在滑块42上，且拟真人体手指的压弦块43的指根部位及指体中段相应的铰接在滑块42及动力源44的活塞杆端处；滑块42则导轨配合在位于贝斯背面的伺服滑台41上。实际工作时，左手在伺服滑台41得的驱动下，实现移动，精准的停在需要压弦的品格内；左手由四根手指也即四组压弦单元组成，以实现手指摆动时的压弦动作。必要时，也可以如图3所示的布置舵机45及摆杆46，从而实现各压弦块43的左右摆动功能，从而一根手指即按压多根琴弦，实现效能最大化。

在图1-2及图5-9中，可看出：本实用新型也即作为右手的拨弦机械手50也由四根手指组成，从而实现拨弦功能；每根手指在双气缸协同控制下，可实现快速单向拨弦，返程不拨弦。以图1中为例，其连接板57即构成右掌，各组拨弦单元即构成相应的可实现拨弦功能的手指。

更具体而言，每组拨弦单元包括沿指长方向依序布置的指根座51、第一直行程驱动源53、中间座52、第二直行程驱动源55、指尖座56及指尖拨件54。实际装配时，指根座51固定在连接板57上，指根座51其前端铰接中间座52底端，作为第一直行程驱动源53的气缸则两端分别铰接指根座51座身及中间座52中段；相应的，作为第二直行程驱动源55的气缸两端分别铰接中间座52座身和指尖拨件54的中段，而指尖座56则一端固定在第二直行程驱动源55上且另一端铰接在指尖拨件54的顶端处。通过四组彼此并列排布在连接板57上的拨弦单元，即可实现如图8-9所示的椭圆形的复合扫弦动作。图9为该扫弦动作时图8所示指尖拨件54的顶端A点的动作轨迹示意图，可看出其动作轨迹，B点为当前需拨弦的琴弦。

此外的，指尖拨件54的用于接触琴弦的一角端布置倒角54a，倒角54a的外形类似人体指面的弧形曲面来接触琴弦，拨弦动作更为拟真化，琴弦的发生效果显然更佳。此外，倒角54a使得原本的尖锐角端被消除，也能有效避免琴弦因锐物接触而可能产生的断弦状况，一举多得。

在设计时，构成左手的压弦机械手40和构成右手的拨弦机械手50均通过活动臂60固定在躯干部10上。活动臂60可以是随动臂，也即仅包括彼此铰接的小臂段62与大臂段61；所述小臂段62的前端铰接连接板57或滑块42，大臂段61的后端铰接在躯干部10上，工作时活动臂60随滑台41动作而随动动作即可。也可以通过安装气缸等动力件，来实现活动臂60的主动驱动功能，以便实现贝斯的前后翻转甚至是整体旋转等。此外，机器人的头部30可以在多组气缸的控制下，实现点头和转头；躯干部10也可以考虑通过腰部设计来带动上半身旋转扭动等，此处就不再赘述。

当然，对于本领域技术人员而言，本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种贝斯机器人用机械拨弦手，其特征在于：包括指根座(51)，指根座(51)的前端通过第一水平铰接座铰接有中间座(52)，指根座(51)上还设置有用于驱动中间座(52)绕第一水平铰接座的铰接轴线产生铰接动作的第一直行程驱动源(53)，第一直行程驱动源(53)的驱动端与中间座(52)之间形成的水平铰接点位于第一水平铰接座上方处；中间座(52)前端通过第二水平铰接座铰接有指尖拨件(54)，中间座(52)上还设置有用于驱动指尖拨件(54)绕第二水平铰接座的铰接轴线产生铰接动作的第二直行程驱动源(55)，第二直行程驱动源(55)的驱动端与指尖拨件(54)之间形成的水平铰接点位于第二水平铰接座下方处；上述各铰接处轴线均彼此平行。

2.根据权利要求1所述的一种贝斯机器人用机械拨弦手，其特征在于：所述第一直行程驱动源(53)及第二直行程驱动源(55)均为气缸。

3.根据权利要求2所述的一种贝斯机器人用机械拨弦手，其特征在于：所述指根座(51)外形呈“L”型杆状，第一直行程驱动源(53)的活塞缸端水平铰接在指根座(51)的竖直段上，指根座(51)的水平段沿第一直行程驱动源(53)的轴线方向向前延伸并铰接所述中间座(52)的底端杆身，中间座(52)的中段杆身水平铰接第一直行程驱动源(53)的驱动端；第二水平铰接座位于指尖拨件(54)的顶部，第二直行程驱动源(55)的活塞缸端固定在中间座(52)上，第二直行程驱动源(55)的驱动端与指尖拨件(54)的中段杆身间形成铰接配合。

4.根据权利要求3所述的一种贝斯机器人用机械拨弦手，其特征在于：本拨弦机械手还包括直接固定在第二直行程驱动源(55)的活塞缸上的指尖座(56)，所述指尖座(56)沿第二直行程驱动源(55)的轴线方向向前延伸并形成悬臂结构，指尖座(56)的悬臂端设置用于铰接指尖拨件(54)的第二水平铰接座。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种贝斯机器人用机械拨弦手，其特征在于：所述指尖拨件(54)外形呈四方型直杆状，指尖拨件(54)的用于接触琴弦的一角端布置倒角(54a)。

6.根据权利要求5所述的一种贝斯机器人用机械拨弦手，其特征在于：所述倒角(54a)上设置垫块。

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