JP2009101453A - Stringed instrument playing system and stringed instrument playing robot - Google Patents

Stringed instrument playing system and stringed instrument playing robot Download PDF

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Takeshi Nishida
武史 西田
Hiroki Izu
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/003Manipulators for entertainment
    • B25J11/004Playing a music instrument

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manipulator for an stringed instrument capable of simply playing a vibrato playing style, and a stringed instrument playing robot using the manipulator for a stringed instrument. <P>SOLUTION: A stringed instrument playing system as one embodiment has a stringed instrument and a stringed instrument playing robot for playing the stringed instrument. The stringed instrument playing robot 100 includes a left-hand section 11 having a finger section for pushing a string 51 onto a finger plate 52, a left-hand actuator 13 for changing a distance between the finger plate 52 and a finger section 40 so as to push a string 51 to the finger plate 52, and an arm actuator 17 for changing a pushing position of the string by moving a left-hand section 11. A bowstring-side side surface of the finger plate 52 has a side shape of a cylinder, and the arm actuator 17 moves the left-hand section 11 in parallel with a center axis 57 of the cylinder. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、弦楽器を演奏する弦楽器演奏システム、及び弦楽器演奏ロボットに関する。   The present invention relates to a stringed instrument playing system for playing stringed instruments and a stringed instrument playing robot.

従来から、テーマパークのアトラクション等で、楽器を演奏するロボットが活躍している。例えば、トランペット等の管楽器を演奏するためのロボットが開示されている(特許文献1参照)。このロボットでは、ピストンを押し下げるための人口指がピストン毎に設けられている。また、バイオリンを演奏するロボットも開発されている(非特許文献1、2)
特開2004−314187号公報 龍谷大学ホームページ 理工学研究科 機械システム工学専攻 下条・明研究室 「平成19年10月16日検索」 インターネット〈URL:http://mec3342.mecsys.ryukoku.ac.jp/sibuya/jindex.html〉 電気通信大学ホームページ 電気通信学研究科 知能機械工学専攻 渋谷研究室 [平成19年10月16日検索] インターネット〈URL:http://www.rm.mce.uec.ac.jp/research/mubot/mubot_index.html〉
Traditionally, robots that play musical instruments have been active at the theme park attractions. For example, a robot for playing a wind instrument such as a trumpet is disclosed (see Patent Document 1). In this robot, an artificial finger for pushing down the piston is provided for each piston. Also, a robot that plays a violin has been developed (Non-Patent Documents 1 and 2)
JP 2004-314187 A Ryukoku University Homepage Graduate School of Science and Engineering Department of Mechanical Systems Engineering Shimojo / Akira Laboratory "Search October 16, 2007" Internet <URL: http://mec3342.mecsys.ryukoku.ac.jp/sibuya/jindex.html > The University of Electro-Communications Homepage Department of Intelligent Mechanical Engineering Shibuya Laboratory [October 16, 2007 search] Internet <URL: http://www.rm.mce.uec.ac.jp/research/mubot/ mubot_index.html>

バイオリンを演奏する場合、弦を指板に押し付けて音階を調整する。演奏ロボットでは、指先で弦を押し付けるために、3自由度の位置決めが必要とされる。例えば、図11に示すように、バイオリンネック部を基準に、(1)ネック軸(長軸)方向への平行移動、(2)ネック軸に対する回転移動、(3)ネック軸に垂直な方向に分解して動作させる方法が一般的に用いられる。(1)の駆動は音階調整のために行われ、(2)の駆動は別弦に移動するために行われ、(3)の駆動は弦の押し付け、放しを切換えるために行われる。   When playing the violin, press the strings against the fingerboard to adjust the scale. In a performance robot, positioning with three degrees of freedom is required to press a string with a fingertip. For example, as shown in FIG. 11, with reference to the violin neck, (1) parallel movement in the neck axis (long axis) direction, (2) rotational movement with respect to the neck axis, (3) in a direction perpendicular to the neck axis A method of disassembling and operating is generally used. The driving in (1) is performed to adjust the scale, the driving in (2) is performed to move to another string, and the driving in (3) is performed to switch between pressing and releasing the string.

非特許文献1のロボットでは、運指用の左手は、楽器に対して固定されており、ネック軸に対して垂直方向にのみ指を運動させて演奏している。また、非特許文献2のロボットでは、左ハンドは、平行レールに沿って移動し、手首に該当する回転部を有している。そして、ネック軸に垂直方向の運動について、指先は力制御ベースで駆動されている。   In the robot of Non-Patent Document 1, the left hand for fingering is fixed with respect to the musical instrument and is played by moving the finger only in the direction perpendicular to the neck axis. Moreover, in the robot of nonpatent literature 2, the left hand moves along a parallel rail and has the rotation part applicable to a wrist. The fingertip is driven on a force control base for the movement perpendicular to the neck axis.

バイオリンのネック及び指板は、複雑な形状をしており、各音階のポジションによって高低の違いがある。すなわち、ネック軸に垂直方向における移動距離が、音階のポジションによって異なっている。したがって、図11に示すように、左手部11の運動をネック軸に対する平行運動と、回転運動に分解した後も、軸垂直方向の高低差を吸収する必要があるため、指部40の軸垂直運動の制御を位置制御ベースにすることができず、力制御ベースで行う必要がある。ネック軸垂直方向への指部40の制御が力制御ベースであるため、細かなタイミング制御が難しいという問題点がある。特に、別弦に移動する場合等、最適な経路計画が難しく、素早い演奏ができない。そのため、微細な押さえ付け、放しのタイミングのコントロールが難しいという問題点がある。   The neck and fingerboard of the violin have complicated shapes, and there are differences in height depending on the position of each scale. That is, the moving distance in the direction perpendicular to the neck axis differs depending on the position of the scale. Therefore, as shown in FIG. 11, since the movement of the left hand portion 11 is decomposed into a parallel motion with respect to the neck axis and a rotational motion, it is necessary to absorb the height difference in the axis vertical direction. Motion control cannot be based on position control, but must be based on force control. Since control of the finger part 40 in the direction perpendicular to the neck axis is based on force control, there is a problem that fine timing control is difficult. In particular, when moving to another string, it is difficult to optimally plan the route, and it is not possible to play quickly. For this reason, there is a problem that it is difficult to control the fine timing and release timing.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、簡便な制御で、弦を指板に押し当てることができる弦楽器演奏システム、及び弦楽器用マニピュレータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a stringed instrument playing system capable of pressing a string against a fingerboard with a simple control, and a manipulator for a stringed instrument. For the purpose.

本発明の第1の態様に係る弦楽器演奏システムは、弦楽器と前記弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボットとを有する弦楽器演奏システムであって、前記弦楽器演奏ロボットが、前記弦楽器の指板に対して弦を押し当てる指部を有するロボットハンドと、前記弦を前記指板に押し当てるように、前記指板と前記指部との距離を変化させる第1のアクチュエータと、前記ロボットハンドを移動させて、弦の押し当て位置を変化させる第2のアクチュエータと、有し、前記指板の弦側側面が円筒の側面形状であり、前記第2のアクチュエータが前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸と平行に移動させるものである。これにより、音階を変えるためにロボットハンドを移動させても、指部から指板までの距離が変わらないため、容易に制御することができる。   A stringed instrument performance system according to a first aspect of the present invention is a stringed instrument performance system including a stringed instrument and a stringed instrument performance robot for performing the stringed instrument, wherein the stringed instrument performance robot places a string on the fingerboard of the stringed instrument. A robot hand having a finger portion to be pressed, a first actuator for changing a distance between the finger plate and the finger portion so as to press the string against the finger plate, and moving the robot hand to A second actuator for changing the pressing position of the fingerboard, and the chordal side surface of the fingerboard has a cylindrical side surface shape, and the second actuator moves the robot hand parallel to the central axis of the cylinder It is something to be made. Thereby, even if the robot hand is moved to change the scale, the distance from the finger part to the fingerboard does not change, and therefore it can be easily controlled.

本発明の第2の態様に係る弦楽器演奏システムは、上記の弦楽器演奏システムであって、前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸に沿って移動させるためのリニアガイドが前記ロボットハンドと前記弦楽器との間に設けられているものである。これにより、精度よく、ロボットハンドを移動することができる。   A stringed instrument playing system according to a second aspect of the present invention is the above-described stringed instrument playing system, wherein a linear guide for moving the robot hand along the central axis of the cylinder is provided between the robot hand and the stringed instrument. It is provided in between. Thereby, the robot hand can be moved with high accuracy.

本発明の第3の態様に係る弦楽器演奏システムは、上記の弦楽器演奏システムであって、前記第2のアクチュエータが、前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸を回転軸として駆動するものである。これにより、別弦に移動するためにロボットハンドを移動させても、指部から指板までの距離が変わらないため、容易に制御することができる。   A stringed instrument performance system according to a third aspect of the present invention is the stringed instrument performance system described above, wherein the second actuator drives the robot hand with the central axis of the cylinder as a rotation axis. Thereby, even if the robot hand is moved to move to another string, the distance from the finger portion to the fingerboard does not change, and therefore it can be easily controlled.

本発明の第4の態様に係る弦楽器演奏システムは、上記の弦楽器演奏システムであって、前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸を回転軸として回転させるための軸受が前記ロボットハンドと前記弦楽器と間に設けられているものである。これにより、精度よく、ロボットハンドを移動することができる。   A stringed instrument performance system according to a fourth aspect of the present invention is the above-described stringed instrument performance system, wherein a bearing for rotating the robot hand about the central axis of the cylinder is a gap between the robot hand and the stringed instrument. Is provided. Thereby, the robot hand can be moved with high accuracy.

本発明の第5の態様に係る弦楽器演奏システムは、上記の弦楽器演奏システムであって、弦楽器と前記弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボットとを有する弦楽器演奏システムであって、前記弦楽器演奏ロボットが、前記弦楽器の指板に対して弦を押し当てる指部を有するロボットハンドと、前記弦を前記指板に押し当てるように、前記指板と前記指部との距離を変化させる第1のアクチュエータと、前記ロボットハンドを移動させて、弦の押し当て位置を変化させる第2のアクチュエータと、有し、前記指板の弦側側面が円筒の側面形状であり、前記第2のアクチュエータが、前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸を回転軸として回転駆動させるものである。これにより、別弦に移動するためにロボットハンドを移動させても、指部から指板までの距離が変わらないため、容易に制御することができる。   A stringed instrument performance system according to a fifth aspect of the present invention is the above-described stringed instrument performance system, which includes a stringed instrument and a stringed instrument performance robot that plays the stringed instrument, wherein the stringed instrument performance robot includes the stringed instrument performance robot, A robot hand having a finger that presses a string against a fingerboard of a stringed instrument; a first actuator that changes a distance between the fingerboard and the finger so as to press the string against the fingerboard; A second actuator that moves the robot hand to change the pressing position of the string, the string side surface of the fingerboard has a cylindrical side surface shape, and the second actuator includes the robot hand. Are driven to rotate around the central axis of the cylinder. Thereby, even if the robot hand is moved to move to another string, the distance from the finger portion to the fingerboard does not change, and therefore it can be easily controlled.

本発明の第6の態様に係る弦楽器演奏システムは、上記の弦楽器演奏システムであって、前記第1のアクチュエータを位置制御によって駆動するものである。これにより、制御が容易になり、細かな動作を精度よく行うことができる。   A stringed instrument performance system according to a sixth aspect of the present invention is the above-described stringed instrument performance system, wherein the first actuator is driven by position control. Thereby, control becomes easy and a fine operation | movement can be performed accurately.

本発明の第7の態様に係る弦楽器演奏ロボットは、弦楽器の指板に対して弦を押し当てる指部を有するロボットハンドと、前記弦を前記指板に押し当てるように、前記指板と前記指部との距離を変化させる第1のアクチュエータと、前記ロボットハンドを移動させて、弦の押し当て位置を変化させる第2のアクチュエータと、前記ロボットハンドに設けられたリニアガイドと、を有するものである。これにより、音階を変えるためにロボットハンドを移動させても、指部から指板までの距離が変わらないため、容易に制御することができる。   A stringed instrument playing robot according to a seventh aspect of the present invention includes a robot hand having a finger portion that presses a string against a fingerboard of a stringed instrument, the fingerboard and the fingerboard so as to press the string against the fingerboard. A first actuator for changing a distance from a finger part; a second actuator for moving the robot hand to change a string pressing position; and a linear guide provided in the robot hand. It is. Thereby, even if the robot hand is moved to change the scale, the distance from the finger part to the fingerboard does not change, and therefore it can be easily controlled.

本発明の第8の態様に係る弦楽器演奏ロボットは、前記ロボットハンドに設けられ、前記リニアガイドを軸支する軸受をさらに備え、前記軸受の軸を回転中心として、前記ロボットハンドが回転するものである。これにより、別弦に移動するためにロボットハンドを移動させても、指部から指板までの距離が変わらないため、容易に制御することができる。   A stringed instrument playing robot according to an eighth aspect of the present invention is provided with the robot hand, further including a bearing that pivotally supports the linear guide, and the robot hand rotates around the axis of the bearing. is there. Thereby, even if the robot hand is moved to move to another string, the distance from the finger portion to the fingerboard does not change, and therefore it can be easily controlled.

本発明の第9の態様に係る弦楽器演奏ロボットは、前記第1のアクチュエータを位置制御によって駆動するものである。これにより、制御が容易になり、細かな動作を精度よく行うことができる。   A stringed instrument playing robot according to a ninth aspect of the present invention drives the first actuator by position control. Thereby, control becomes easy and a fine operation | movement can be performed accurately.

本発明によれば、簡便な制御で、弦を指板に押し当てることができる弦楽器演奏システム、及び弦楽器演奏ロボットを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a stringed instrument playing system and a stringed instrument playing robot capable of pressing a string against a fingerboard with simple control.

本実施の形態にかかる弦楽器用システムは、弦楽器と弦楽器を演奏する弦楽器演奏マニピュレータとを有している。そして、弦楽器演奏マニピュレータが、弦楽器の指板に対して弦を押し当てる指部を有するロボットハンドと、弦を指板に押し当てるように、前記指板と前記指部との距離を変化させる第1のアクチュエータと、ロボットハンドを移動させて、弦の押し当て位置を変化させる第2のアクチュエータと、有している。さらに、指板の弦側側面が円筒の側面形状であり、第2のアクチュエータがロボットハンドを円筒の中心軸に沿って移動させている。   The system for stringed instruments according to the present embodiment includes a stringed instrument and a stringed instrument performance manipulator that plays the stringed instrument. Then, the string instrument playing manipulator changes the distance between the finger board and the finger part so as to press the string against the finger board and the robot hand having the finger part pressing the string against the finger board of the string instrument. 1 actuator, and a second actuator that moves the robot hand to change the string pressing position. Furthermore, the string side surface of the fingerboard has a cylindrical side surface shape, and the second actuator moves the robot hand along the central axis of the cylinder.

以下に、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as necessary for the sake of clarity.

本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットについて、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態にかかる弦楽器演奏ロボット100の概略構成を示す図である。弦楽器演奏ロボット100は、胴体部10、左手部11、右手部12、左手用アクチュエータ13、右手用アクチュエータ14、左腕部15、右腕部16、腕用アクチュエータ17、センサ18、及び制御部19を備えている。弦楽器演奏ロボット100は、例えば、図示しない頭部と脚部とを有する人型のヒューマイノイドロボットであってもよい。弦楽器演奏ロボット100は、両腕、及び両手を駆動して、バイオリン50を演奏する。このバイオリン50は、通常のバイオリンに限らず、電子バイオリンであってもよい。そして、弦楽器演奏ロボット100及びバイオリン50によって、弦楽器演奏システムが構成される。   A stringed instrument playing robot according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a stringed instrument playing robot 100 according to the present embodiment. The stringed instrument playing robot 100 includes a body unit 10, a left hand unit 11, a right hand unit 12, a left hand actuator 13, a right hand actuator 14, a left arm unit 15, a right arm unit 16, an arm actuator 17, a sensor 18, and a control unit 19. ing. The stringed musical instrument playing robot 100 may be, for example, a humanoid humanoid robot having a head and legs not shown. The stringed instrument playing robot 100 drives the violin 50 by driving both arms and both hands. The violin 50 is not limited to a normal violin but may be an electronic violin. The stringed instrument playing robot 100 and the violin 50 constitute a stringed instrument playing system.

胴体部10には、左腕部15、及び右腕部16が接続されている。左腕部15、及び右腕部16は、例えば、6自由度や7自由度のロボットアームである。左腕部15、及び右腕部16は、肩関節を介して胴体部10に取り付けられている。左腕部15、及び右腕部16には、肘関節が設けられている。この肘関節は、左腕部15、及び右腕部16の上腕と前腕とを連結している。左腕部15の先端には左手部11が接続され、右腕部16の先端には、右手部12が接続されている。左手部11、及び右手部12は、手首関節を介して、左腕部15、及び右腕部16にそれぞれ接続されている。   A left arm portion 15 and a right arm portion 16 are connected to the body portion 10. The left arm portion 15 and the right arm portion 16 are, for example, robot arms having 6 degrees of freedom or 7 degrees of freedom. The left arm part 15 and the right arm part 16 are attached to the body part 10 via shoulder joints. The left arm portion 15 and the right arm portion 16 are provided with elbow joints. The elbow joint connects the upper arm and the forearm of the left arm portion 15 and the right arm portion 16. The left hand portion 11 is connected to the tip of the left arm portion 15, and the right hand portion 12 is connected to the tip of the right arm portion 16. The left hand part 11 and the right hand part 12 are respectively connected to the left arm part 15 and the right arm part 16 via a wrist joint.

さらに、胴体部10には、左腕部15、及び右腕部16の各関節を駆動する腕用アクチュエータ17が設けられている。腕用アクチュエータ17によって、肘関節、肩関節、手首関節が駆動する。腕用アクチュエータ17としては、例えば、ソレノイドやモータ等を用いることができる。ここでは、腕用アクチュエータ17として、サーボモータを用いている。なお、腕用アクチュエータ17を配置する場所は、胴体部10に限らず、各関節の近傍でもよい。もちろん、自由度の数に応じた数の腕用アクチュエータ17が設けられている。   Further, the body part 10 is provided with an arm actuator 17 that drives each joint of the left arm part 15 and the right arm part 16. The arm actuator 17 drives the elbow joint, shoulder joint, and wrist joint. For example, a solenoid or a motor can be used as the arm actuator 17. Here, a servo motor is used as the arm actuator 17. The place where the arm actuator 17 is disposed is not limited to the body portion 10 and may be in the vicinity of each joint. Of course, the number of arm actuators 17 corresponding to the number of degrees of freedom is provided.

左手部11、及び右手部12は、複数の指を有するロボットハンドである。例えば、左手部11、及び右手部12はそれぞれ、人間の手と同様に、五指を有する。左手部11には、五指に設けられた指関節を駆動するための左手用アクチュエータ13が設けられている。同様に、右手部12には、五指に設けられた指関節を駆動するための右手用アクチュエータ14が設けられている。なお、1本の指の指関節は1以上であればよい。左手用アクチュエータ13は、例えば、左手部11の手の平部に収容され、右手用アクチュエータ14は、右手部12の手の平部に収容される。左手用アクチュエータ13は、左手部11の指関節を駆動し、右手用アクチュエータ14は右手部12の指関節を駆動する。左手用アクチュエータ13、及び右手用アクチュエータ14としては、例えば、ソレノイドやモータ等を用いることができる。ここでは、左手用アクチュエータ13、及び右手用アクチュエータ14として、サーボモータを用いている。   The left hand part 11 and the right hand part 12 are robot hands having a plurality of fingers. For example, each of the left hand part 11 and the right hand part 12 has five fingers, similar to a human hand. The left hand portion 11 is provided with a left hand actuator 13 for driving a finger joint provided on the five fingers. Similarly, the right hand unit 12 is provided with a right hand actuator 14 for driving the finger joints provided on the five fingers. In addition, the finger joint of one finger should just be 1 or more. For example, the left-hand actuator 13 is accommodated in the palm of the left hand portion 11, and the right-hand actuator 14 is accommodated in the palm of the right hand portion 12. The left hand actuator 13 drives the finger joint of the left hand portion 11, and the right hand actuator 14 drives the finger joint of the right hand portion 12. As the left-hand actuator 13 and the right-hand actuator 14, for example, a solenoid or a motor can be used. Here, servo motors are used as the left-hand actuator 13 and the right-hand actuator 14.

なお、腕用アクチュエータ17、左手用アクチュエータ13、及び右手用アクチュエータ14は自由度に応じた数のモータ等を有している。例えば、左腕部15、及び右腕部16が6自由度のロボットアームである場合、それぞれの腕には、6つのモータが設けられる。また、両腕、及び両手の各関節には、サーボモータの動力を伝達するギヤやベルトやプーリなどが設けられていてもよい。   The arm actuator 17, the left-hand actuator 13, and the right-hand actuator 14 have a number of motors or the like corresponding to the degree of freedom. For example, when the left arm portion 15 and the right arm portion 16 are robot arms having 6 degrees of freedom, each arm is provided with six motors. Further, both arms and joints of both hands may be provided with gears, belts, pulleys, etc. for transmitting the power of the servo motor.

左手部11、及び右手部12は、バイオリン50を演奏する弦楽器演奏マニピュレータを構成する。左手部11は、バイオリン50の指板52部分を把持する。すなわち、左手部11がバイオリン50のネック部分を把持して、バイオリン50を持ち上げる。そして、バイオリン50のボディーを胴体部10で保持する。例えば、人間と同様に、頭部の顎部と肩部とでバイオリンのあご当てを挟み込む。これにより、バイオリン50を安定して保持することができる。もちろん、上記以外の方法で、バイオリン50を保持してもよい。例えば、弦楽器演奏ロボット100に、バイオリン保持機構を設けてもよい。   The left hand portion 11 and the right hand portion 12 constitute a stringed instrument playing manipulator that plays the violin 50. The left hand portion 11 holds the fingerboard 52 portion of the violin 50. That is, the left hand portion 11 holds the neck portion of the violin 50 and lifts the violin 50. The body of the violin 50 is held by the body portion 10. For example, like a human being, a chin rest of a violin is sandwiched between a jaw part and a shoulder part of the head. Thereby, the violin 50 can be hold | maintained stably. Of course, you may hold | maintain the violin 50 by methods other than the above. For example, the stringed instrument playing robot 100 may be provided with a violin holding mechanism.

右手部12は、バイオリン50の演奏に用いる弓53を把持する。すなわち、右手部12で弓53を操作する。右手部12が弓53を把持した状態で、腕用アクチュエータ17を駆動する。これにより、右腕部16の関節が駆動し、音を奏でるための弓53の往復動作が行なわれる。バイオリン50には、4本の弦51が設けられている。そして、左手部11の指の先端が、それぞれの弦51を指板52に対して押し当てる。例えば、4本の弦51が人差指、中指、薬指、親指で、それぞれ押さえられる。これにより、弦51の振動部分の長さが変化して、音程を調整することができる。左手部11によって弦51を指板52に押し当てた状態で、右手部12が弓53によって弦51を振動させる。具体的には、右手部12が弓53のヘアーを弦51に当接させた状態で、弓53を弦方向から傾いた方向に移動させる。例えば、弓53を把持した右手部12を図1の矢印方向に駆動する。弦51と弓53とがこすれ、弦51が振動する。これにより、弦51の振動部分の長さに応じた音階の音が奏でられる。   The right hand unit 12 holds a bow 53 used for playing the violin 50. That is, the bow 53 is operated with the right hand portion 12. The arm actuator 17 is driven in a state where the right hand portion 12 grips the bow 53. As a result, the joint of the right arm portion 16 is driven, and the reciprocation of the bow 53 for playing a sound is performed. The violin 50 is provided with four strings 51. The tip of the finger of the left hand portion 11 presses each string 51 against the finger plate 52. For example, four strings 51 are pressed by the index finger, middle finger, ring finger, and thumb, respectively. Thereby, the length of the vibration part of the string 51 changes and the pitch can be adjusted. In a state where the string 51 is pressed against the fingerboard 52 by the left hand part 11, the right hand part 12 vibrates the string 51 by the bow 53. Specifically, the bow 53 is moved in a direction inclined from the string direction in a state where the right hand portion 12 makes the hair of the bow 53 contact the string 51. For example, the right hand 12 holding the bow 53 is driven in the direction of the arrow in FIG. The string 51 and the bow 53 are rubbed, and the string 51 vibrates. Thereby, the sound of the scale according to the length of the vibration part of the string 51 is played.

胴体部10には、各関節の駆動を制御するための制御部19が設けられている。制御部19は、腕用アクチュエータ17、左手用アクチュエータ13、及び右手用アクチュエータ14の駆動を制御する。制御部19は、例えば、エンコーダなどのセンサ18からの出力に応じて、フィードバック制御する。制御部19による制御は、公知の制御方法を用いることができる。これにより、右手部12、及び左手部11が上述のように駆動して、音を奏でることができる。   The body unit 10 is provided with a control unit 19 for controlling the driving of each joint. The control unit 19 controls driving of the arm actuator 17, the left hand actuator 13, and the right hand actuator 14. The control unit 19 performs feedback control according to the output from the sensor 18 such as an encoder, for example. The control by the control unit 19 can use a known control method. Thereby, the right hand part 12 and the left hand part 11 can drive as mentioned above, and can play a sound.

ここで、制御部19について詳細に説明する。制御部19は、演算処理部であるCPU(Central Processing Unit)、記憶領域であるROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、通信用のインターフェースなどを有し、ロボット100の各種動作を制御する。例えば、ROMには、制御するための制御プログラムや、各種の設定データ等が記憶されている。そして、CPUは、このROMに記憶されている制御プログラムを読み出し、RAMに展開する。そして、設定データや、センサ等からの出力に応じてプログラムを実行する。   Here, the control unit 19 will be described in detail. The control unit 19 includes a CPU (Central Processing Unit) that is an arithmetic processing unit, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) that are storage areas, a communication interface, and the like, and performs various operations of the robot 100. Control. For example, the ROM stores a control program for control, various setting data, and the like. Then, the CPU reads the control program stored in the ROM and develops it in the RAM. Then, the program is executed in accordance with the setting data and the output from the sensor or the like.

制御部19は、演奏する曲に応じて、腕用アクチュエータ17、左手用アクチュエータ13、及び右手用アクチュエータ14の駆動を制御する。例えば、演奏曲に応じて、押し当て位置のパターンを生成する。そして、押し当て位置のパターンに基づいて左手部11を移動させる。これにより、所定のタイミングで、押し当て位置が所定の位置に変化する。また、演奏曲に応じて、弓53を移動するタイミングのパターンを生成する。そして、このタイミングパターンに応じて弓53の往復動作を制御する。これにより、所定の音程が所定のタイミングで奏でられていき、演奏することができる。なお、本実施の形態において、弦楽器演奏ロボット100が行なう演奏とは、完全な曲の演奏に限らず、少なくとも1つの音階の音が奏でられるものであればよい。また、弓53の動作は、物理的に異なるロボットや、人間が行ってもよい。   The control unit 19 controls driving of the arm actuator 17, the left hand actuator 13, and the right hand actuator 14 in accordance with the music to be played. For example, the pattern of the pressing position is generated according to the performance music. And the left hand part 11 is moved based on the pattern of a pressing position. As a result, the pressing position changes to a predetermined position at a predetermined timing. Further, a timing pattern for moving the bow 53 is generated in accordance with the performance music. Then, the reciprocating motion of the bow 53 is controlled according to this timing pattern. Thereby, a predetermined pitch is played at a predetermined timing and can be played. In the present embodiment, the performance performed by the stringed instrument performance robot 100 is not limited to the performance of a complete piece of music, as long as at least one scale sound can be played. The operation of the bow 53 may be performed by a physically different robot or a human.

次に、本実施の形態にかかるロボット演奏システムの特徴部分である、指板52、及び左手部11の構成について、図2〜図4を用いて説明する。図2は、指板52の構成を示す図である。図3は、指板52が取り付けられたバイオリン50の構成を示す側面図である。図4は、バイオリン50を把持する左手部11の構成を示す図である。   Next, the structure of the fingerboard 52 and the left hand part 11, which are characteristic parts of the robot performance system according to the present embodiment, will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the fingerboard 52. FIG. 3 is a side view showing the configuration of the violin 50 to which the fingerboard 52 is attached. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the left hand unit 11 that holds the violin 50.

まず、指板52の形状について、説明する。図2に示すように、指板52は、円筒56から切り出された形状を有している。すなわち、図2において、円筒56内で交差する実線で円筒56を切断することによって、指板52が形成される。したがって、指板52の側面は円筒56の側面形状になっている。すなわち、指板52の表面が円筒側面で形成されるように、円筒56をカットする。また、円筒56の軸方向位置に応じて、指板52の厚みが変化している。   First, the shape of the fingerboard 52 will be described. As shown in FIG. 2, the fingerboard 52 has a shape cut out from the cylinder 56. That is, in FIG. 2, the finger plate 52 is formed by cutting the cylinder 56 with a solid line intersecting within the cylinder 56. Therefore, the side surface of the finger plate 52 has a side surface shape of the cylinder 56. That is, the cylinder 56 is cut so that the surface of the finger plate 52 is formed on the cylindrical side surface. Further, the thickness of the finger plate 52 changes according to the axial position of the cylinder 56.

もちろん、指板52の表面が円筒側面で形成されていれば、実際に円筒状のブロックをカットしなくてもよい。すなわち、指板52が円筒側面で形成されるように加工されていればよい。また、指板52の表面は、厳密な円筒56の側面でなくてもよく、実施の弦51が押し当てられる部分のみが円筒56の側面と一致していればよい。   Of course, as long as the surface of the finger plate 52 is formed of a cylindrical side surface, the cylindrical block may not actually be cut. In other words, the finger plate 52 may be processed so as to be formed on the cylindrical side surface. Further, the surface of the finger plate 52 does not have to be the exact side surface of the cylinder 56, and only the portion where the chord 51 is pressed needs to coincide with the side surface of the cylinder 56.

図3に示すように、この指板52をバイオリン50のネック54に固定する。ここでは、円筒56の側面形状となっている指板52の側面が弦側になるように配置されている。すなわち、弦51が当接する面が円筒の側面形状になる。従って、円筒56の切断面がネック側に配置される。また、バイオリン50の駒に向かうにつれて、指板52が高くなっている。   As shown in FIG. 3, the fingerboard 52 is fixed to the neck 54 of the violin 50. Here, it arrange | positions so that the side surface of the fingerboard 52 used as the side surface shape of the cylinder 56 may become the string side. That is, the surface with which the string 51 abuts has a cylindrical side shape. Therefore, the cut surface of the cylinder 56 is disposed on the neck side. In addition, the fingerboard 52 becomes higher toward the violin 50 piece.

図4に示すように、指板52が取り付けられたバイオリン50が、左手部11で把持される。そして、指部40を駆動することで、弦が指板52に対して押し当てることができる。すなわち、図1に示した左手用アクチュエータ13で指部40を駆動する。これにより、指部40が指板52に対して近づき、弦51が指板52に押し付けられる。反対に、指部40を指板52から離していくことで、弦51の押し当てを解放することができる。また、腕用アクチュエータ17を駆動することで、弦の押し当て位置を変えることができる。すなわち、肘関節や肩関節を駆動することで、バイオリン50に対する左手部11の位置を変える。   As shown in FIG. 4, the violin 50 to which the fingerboard 52 is attached is held by the left hand portion 11. The strings can be pressed against the fingerboard 52 by driving the finger portions 40. That is, the finger part 40 is driven by the left-hand actuator 13 shown in FIG. As a result, the finger part 40 approaches the fingerboard 52 and the string 51 is pressed against the fingerboard 52. On the contrary, by pressing the finger part 40 away from the finger plate 52, the pressing of the string 51 can be released. Further, by driving the arm actuator 17, the string pressing position can be changed. That is, the position of the left hand part 11 with respect to the violin 50 is changed by driving the elbow joint and the shoulder joint.

ここでは、図11に示したように、弦の押し当て動作を3方向の運動に分解する。ネック軸に平行な平行運動、及びネック軸に対する回転運動は、腕用アクチュエータ17によって行われる。また、ネック軸に垂直な垂直運動は、左手用アクチュエータ13によって行われる。   Here, as shown in FIG. 11, the string pressing operation is broken down into three directions of motion. Parallel movement parallel to the neck axis and rotational movement relative to the neck axis are performed by the arm actuator 17. The vertical movement perpendicular to the neck axis is performed by the left-hand actuator 13.

図4に示すように、腕用アクチュエータ17によって、左手部11を矢印Aの方向に回転駆動している。これにより、指板52に対して押し当てる弦51を選択することができ、押し当て位置を別弦に移動することができる。すなわち、A方向に回転させると、指板52の表面上において、各指の押し当て位置が弦51と垂直な方向に変化する。したがって、指板52に押し当てる弦51が変わる。ここでは、回転駆動の回転中心を指板52を構成する円筒の中心軸57と一致させる。これにより、指板52の表面に沿って、左手部11が回転する。したがって、左手部11を回転駆動させても、指部40の先端から指板52の表面までの距離が変化しない。すなわち、押し付ける弦を変えた場合でも、押し当て動作のために指部40を駆動する距離が変化しない。このため、指部40を位置制御によって駆動することができる。すなわち、左手用アクチュエータ13を位置制御することで、指部40が押し当て位置まで移動する。これにより、正確に制御することができ、微細な制御が可能になる。   As shown in FIG. 4, the left hand portion 11 is rotationally driven in the direction of arrow A by the arm actuator 17. Thereby, the string 51 to be pressed against the fingerboard 52 can be selected, and the pressing position can be moved to another string. That is, when rotated in the A direction, the pressing position of each finger changes in a direction perpendicular to the string 51 on the surface of the finger plate 52. Therefore, the string 51 pressed against the fingerboard 52 changes. Here, the rotational center of the rotational drive is made to coincide with the central axis 57 of the cylinder constituting the finger plate 52. As a result, the left hand portion 11 rotates along the surface of the fingerboard 52. Therefore, even if the left hand portion 11 is rotationally driven, the distance from the tip of the finger portion 40 to the surface of the finger plate 52 does not change. That is, even when the string to be pressed is changed, the distance for driving the finger portion 40 for the pressing operation does not change. For this reason, the finger part 40 can be driven by position control. That is, by controlling the position of the left-hand actuator 13, the finger part 40 moves to the pressing position. Thereby, it is possible to control accurately and fine control is possible.

さらに、腕用アクチュエータ17によって、左手部11を矢印Bの方向に直線駆動する。これにより、同一弦に対する押し当て位置が変わり、音階を調整することができる。すなわち、左手部11をB方向にスライドさせると、それぞれの指の押し当て位置が弦と平行な方向に変化する。したがって、それぞれの弦での押し当て位置が移動して、音階を変えることができる。さらに、ここでは、直線駆動の駆動軸を円筒の中心軸57と平行にしている。これにより、指板52の表面に沿って、左手部11がスライド移動する。したがって、左手部11を直線駆動しても、指部40の先端から指板52の表面までの距離が変化しない。すなわち、音階を変えるために左手部11をスライドさせた場合でも、押し当て動作のために指部40を駆動する距離が変化しない。押し当て位置によって指部40の垂直駆動距離が変化しないため、指部40を位置制御によって駆動することができる。すなわち、左手用アクチュエータ13を位置制御することで、指関節が回転して、指部40の先端が押し当て位置まで移動する。これにより、精度よく制御することができ、微細な制御が可能になる。   Furthermore, the left hand portion 11 is linearly driven in the direction of arrow B by the arm actuator 17. Thereby, the pressing position with respect to the same string changes, and the scale can be adjusted. That is, when the left hand portion 11 is slid in the B direction, the pressing position of each finger changes in a direction parallel to the string. Therefore, the pressing position of each string can be moved to change the scale. Further, here, the drive shaft for linear drive is made parallel to the central axis 57 of the cylinder. As a result, the left hand portion 11 slides along the surface of the fingerboard 52. Therefore, even if the left hand portion 11 is linearly driven, the distance from the tip of the finger portion 40 to the surface of the finger plate 52 does not change. That is, even when the left hand portion 11 is slid to change the scale, the distance for driving the finger portion 40 for the pressing operation does not change. Since the vertical driving distance of the finger part 40 does not change depending on the pressing position, the finger part 40 can be driven by position control. That is, by controlling the position of the left-hand actuator 13, the finger joint rotates and the tip of the finger portion 40 moves to the pressing position. As a result, it is possible to control with high accuracy and fine control is possible.

なお、円筒56の中心軸57とは、図2に示したような指板52を切り出す前の円筒56を仮想的にバイオリン50のネック54に沿って配置したときの中心軸である。もちろん、仮想的に配置された円筒56の側面は、実際に配置された指板52の弦側の表面と一致している。   The central axis 57 of the cylinder 56 is a central axis when the cylinder 56 before cutting the finger plate 52 as shown in FIG. 2 is virtually arranged along the neck 54 of the violin 50. Of course, the side surface of the virtually arranged cylinder 56 coincides with the string side surface of the fingerboard 52 actually arranged.

このように、指板52の表面を円筒56の側面形状とする。そして、円筒56の中心軸57と一致する駆動軸で左手部11を駆動する。すなわち、スライド移動させるときのスライド軸を円筒56の中心軸57と平行にする。また、回転駆動するときの回転軸を円筒56の中心軸57と一致させる。このようにすることにより、押し当て位置によらず、指板52表面までの高さが一定になる。腕用アクチュエータ17を駆動することによって左手部11を指板52に対して移動させた場合でも、指板52表面までの垂直距離を一定にすることができる。すなわち、指板52のどの位置においてでも、指板52に対して指部40を一定距離だけ近づければ、指部40が指板52に接触する。よって、左手用アクチュエータ13を位置制御で駆動することができる。これにより、3軸とも位置制御にすることができるため、最適な経路計画を容易に行なうことができる。   In this way, the surface of the fingerboard 52 is the side surface shape of the cylinder 56. Then, the left hand portion 11 is driven by a drive shaft that coincides with the central axis 57 of the cylinder 56. That is, the slide axis when sliding is made parallel to the central axis 57 of the cylinder 56. Further, the rotation axis when rotating is made to coincide with the central axis 57 of the cylinder 56. By doing so, the height to the surface of the finger plate 52 is constant regardless of the pressing position. Even when the left hand portion 11 is moved relative to the finger plate 52 by driving the arm actuator 17, the vertical distance to the surface of the finger plate 52 can be made constant. That is, at any position on the finger plate 52, the finger portion 40 contacts the finger plate 52 when the finger portion 40 is brought closer to the finger plate 52 by a certain distance. Therefore, the left-hand actuator 13 can be driven by position control. Thereby, since it is possible to control the position of all three axes, it is possible to easily perform an optimum route plan.

次に、図5、及び図6を用いて指板52、及び左手部11の構成を詳細に説明する。図5は、左手部11がバイオリン50を把持している構成全体を示す斜視図である。図6は、バイオリン50のネック54、及び左手部11の構成を拡大して示す斜視図である。また、図5、図6では、左手部11に設けられた五指を、親指41、人差指42、中指43、薬指44、小指45として示している。すなわち、5つの指部40を親指41、人差指42、中指43、薬指44、小指45として、区別している。もちろん、指部40の数は、4以下でよく、6以上でもよい。   Next, the structure of the fingerboard 52 and the left hand part 11 is demonstrated in detail using FIG.5 and FIG.6. FIG. 5 is a perspective view showing the entire configuration in which the left hand unit 11 holds the violin 50. FIG. 6 is an enlarged perspective view showing the configurations of the neck 54 and the left hand portion 11 of the violin 50. 5 and 6, the five fingers provided on the left hand portion 11 are shown as a thumb 41, an index finger 42, a middle finger 43, a ring finger 44, and a little finger 45. That is, the five finger portions 40 are distinguished as a thumb 41, an index finger 42, a middle finger 43, a ring finger 44, and a little finger 45. Of course, the number of finger portions 40 may be 4 or less, or 6 or more.

図5、及び図6に示すように、左手部11によって、バイオリン50のネック54が把持されている。具体的には、ネック54の指板52と反対側に、左手部11の手の平部が配置されている。すなわち、左手部11の手の平部の上方にネック54が配置される。そして、人差指42、中指43、薬指44、及び小指45がネック54の一方側に配置され、親指41がネック54の他方に配置されている。そして、手の平部分にバイオリン50を載置した状態で、五指でネック54を挟み込むように、バイオリン50を保持する。   As shown in FIGS. 5 and 6, the neck 54 of the violin 50 is held by the left hand portion 11. Specifically, the palm portion of the left hand portion 11 is disposed on the side opposite to the finger plate 52 of the neck 54. That is, the neck 54 is disposed above the palm of the left hand portion 11. The index finger 42, the middle finger 43, the ring finger 44, and the little finger 45 are arranged on one side of the neck 54, and the thumb 41 is arranged on the other side of the neck 54. And the violin 50 is hold | maintained so that the neck 54 may be pinched with five fingers in the state which mounted the violin 50 in the palm part.

さらに、図6に示すように、バイオリン50と左手部11の間には、リニアガイド60が設けられている。リニアガイド60によって、バイオリン50に対する左手部11の移動方向が、ガイドされる。リニアガイド60は、バイオリン50に対する左手部11の移動方向を制限する。リニアガイド60が設けられている方向に沿って、バイオリン50と左手部11とが相対移動する。よって、バイオリン50の指板52に沿って、左手部11が並進移動する。すなわち、指板52を構成する円筒の中心軸と平行方向に、左手部11が直進する。なお、円筒の中心軸とは、図2に示したような指板52を切り出す前の円筒56を仮想的にバイオリン50のネック54に沿って配置したときの中心軸である。もちろん、仮想的に配置された円筒の側面は指板52の弦側の側面と一致している。   Furthermore, as shown in FIG. 6, a linear guide 60 is provided between the violin 50 and the left hand portion 11. The moving direction of the left hand part 11 with respect to the violin 50 is guided by the linear guide 60. The linear guide 60 restricts the moving direction of the left hand part 11 relative to the violin 50. The violin 50 and the left hand part 11 move relative to each other along the direction in which the linear guide 60 is provided. Therefore, the left hand portion 11 translates along the fingerboard 52 of the violin 50. That is, the left hand part 11 goes straight in a direction parallel to the central axis of the cylinder constituting the fingerboard 52. The center axis of the cylinder is a center axis when the cylinder 56 before cutting the finger plate 52 as shown in FIG. 2 is virtually arranged along the neck 54 of the violin 50. Of course, the side surface of the virtually arranged cylinder coincides with the string side surface of the finger plate 52.

ここで、リニアガイド60とその周辺の構成について、図7〜図10を用いて説明する。図7は、リニアガイド60とその周辺の構成を示す斜視図であり、図6のバイオリン50を取り除いた状態を示している。図8は、左手部11の構成を示す分解斜視図である。図9は、バイオリン50を把持する左手部11をネック54側から見た図である。図10は、バイオリン50を把持する左手部11をバイオリン50の側方から見た図である。また、図7では、人差指42、中指43、薬指44、小指45を駆動する指関節をそれぞれ、指関節42a、指関節43a、指関節44a、及び指関節45aとして示している。   Here, the configuration of the linear guide 60 and its periphery will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the linear guide 60 and its periphery, and shows a state where the violin 50 of FIG. 6 is removed. FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the left hand portion 11. FIG. 9 is a view of the left hand portion 11 that holds the violin 50 as viewed from the neck 54 side. FIG. 10 is a view of the left hand portion 11 that holds the violin 50 as viewed from the side of the violin 50. In FIG. 7, finger joints that drive the index finger 42, the middle finger 43, the ring finger 44, and the little finger 45 are shown as a finger joint 42a, a finger joint 43a, a finger joint 44a, and a finger joint 45a, respectively.

図7、及び図8に示すように、リニアガイド60は移動ブロック61、及びガイドレール62から構成されている。リニアガイド60のガイドレール62は、図10に示すように、バイオリン50に取り付けられ、リニアガイド60の移動ブロック61は、ロボットハンド11に取り付けられる。例えば、ガイドレール62は、ネック54の裏側、すなわち、指板52と反対側に固定される。また、移動ブロック61は、左手部11の親指41の根元部分に取り付けられる。移動ブロック61がガイドレール62の長手方向に沿って移動する。ガイドレール62の長手方向がネック54方向に沿って配置されている。すなわち、ガイドレール62の長手方向が、指板52を構成する円筒の中心軸と平行になっている。そして、移動ブロック61は、ガイドレール62にスライド可能に嵌合支持される。従って、移動ブロック61がガイドレール62にガイドされ、移動ブロック61が設けられている左手部11が、ガイドレール62に沿って移動する。すなわち、図10の矢印Bの方向に左手部11が移動する。   As shown in FIGS. 7 and 8, the linear guide 60 includes a moving block 61 and a guide rail 62. As shown in FIG. 10, the guide rail 62 of the linear guide 60 is attached to the violin 50, and the moving block 61 of the linear guide 60 is attached to the robot hand 11. For example, the guide rail 62 is fixed to the back side of the neck 54, that is, the side opposite to the finger plate 52. The moving block 61 is attached to the root portion of the thumb 41 of the left hand portion 11. The moving block 61 moves along the longitudinal direction of the guide rail 62. The longitudinal direction of the guide rail 62 is arranged along the neck 54 direction. That is, the longitudinal direction of the guide rail 62 is parallel to the central axis of the cylinder constituting the finger plate 52. The moving block 61 is slidably fitted to and supported by the guide rail 62. Accordingly, the moving block 61 is guided by the guide rail 62, and the left hand portion 11 on which the moving block 61 is provided moves along the guide rail 62. That is, the left hand portion 11 moves in the direction of arrow B in FIG.

より具体的には、図8に示すように、直方体状のガイドレール62には、凸部62a、及び凸部62bが形成されている。凸部62aと凸部62bとは、ガイドレール62の異なる側面に設けられている。凸部62a、及び凸部62bのそれぞれは、ガイドレール62の長手方向に沿って形成されている。そして、移動ブロック61には、溝61a、及び溝61bが形成されている。移動ブロック61は、ガイドレール62の長手方向において、ガイドレール62よりも短くなっている。凸部62aを溝61aに嵌合挿入し、凸部62bを溝61bに嵌合挿入する。従って、凸部62aが溝61a内を移動し、凸部62bが溝61b内を移動する。これにより、ガイドレール62が移動ブロック61をスライド可能に支持する。   More specifically, as shown in FIG. 8, the rectangular parallelepiped guide rail 62 is formed with a convex portion 62a and a convex portion 62b. The convex part 62 a and the convex part 62 b are provided on different side surfaces of the guide rail 62. Each of the convex portion 62 a and the convex portion 62 b is formed along the longitudinal direction of the guide rail 62. In the moving block 61, a groove 61a and a groove 61b are formed. The moving block 61 is shorter than the guide rail 62 in the longitudinal direction of the guide rail 62. The convex portion 62a is fitted and inserted into the groove 61a, and the convex portion 62b is fitted and inserted into the groove 61b. Therefore, the convex part 62a moves in the groove 61a, and the convex part 62b moves in the groove 61b. Thereby, the guide rail 62 supports the moving block 61 so that sliding is possible.

ガイドレール62の上面にネック54の裏面を対向配置して、ガイドレール62をネック54に固定する。すなわち、ガイドレール62の凸部62aが設けられている面と反対側の面に、ネック54を載置して、固定する。このようにすることで、移動ブロック61が取り付けられている左手部11の移動方向を、指板52の円筒の中心軸に平行にすることができる。ここでは、腕用アクチュエータ17を駆動することで、図10に矢印Bの方向に、左手部11が直進移動する。このように、リニアガイド60を設けることによって、バイオリン50に対する左手部11の移動方向が、回転軸と平行な方向に規制される。リニアガイド60を設けることで、スライド軸のバイオリン50に対する位置が決まるため、確実にスライド軸を円筒の中心軸に平行にすることができる。   The back surface of the neck 54 is opposed to the upper surface of the guide rail 62, and the guide rail 62 is fixed to the neck 54. That is, the neck 54 is placed and fixed on the surface of the guide rail 62 opposite to the surface on which the convex portion 62a is provided. By doing in this way, the moving direction of the left hand part 11 to which the moving block 61 is attached can be made parallel to the central axis of the cylinder of the finger plate 52. Here, by driving the arm actuator 17, the left hand portion 11 moves straight in the direction of arrow B in FIG. Thus, by providing the linear guide 60, the moving direction of the left hand part 11 with respect to the violin 50 is regulated in a direction parallel to the rotation axis. By providing the linear guide 60, the position of the slide shaft relative to the violin 50 is determined, so that the slide shaft can be reliably made parallel to the central axis of the cylinder.

さらに、図7、8に示すように、左手部11には、軸受66が設けられている。軸受66は、左手部11の手の平側に取り付けられていた回転軸受である。軸受66が、移動ブロック61に設けられている軸65を軸支する。すなわち、軸65を軸受66に挿入する。従って、移動ブロック61の軸65を回転軸として、軸受66が回転する。軸受66は、ボールベアリング等であり、左手部11の駆動を機械的に拘束する。これにより、腕用アクチュエータ17を駆動すると、軸受66の軸65を回転中心として、図9の左手部11が矢印Aに沿って、回転する。よって、左手部11の回転運動の中心位置を特定することができる。軸受66を設けることで、回転軸のバイオリン50に対する位置が決まる。確実に回転中心を円筒の中心軸に一致させることができる。   Furthermore, as shown in FIGS. 7 and 8, the left hand portion 11 is provided with a bearing 66. The bearing 66 is a rotary bearing attached to the palm side of the left hand portion 11. A bearing 66 pivotally supports a shaft 65 provided on the moving block 61. That is, the shaft 65 is inserted into the bearing 66. Accordingly, the bearing 66 rotates with the shaft 65 of the moving block 61 as the rotation axis. The bearing 66 is a ball bearing or the like, and mechanically restrains driving of the left hand portion 11. Accordingly, when the arm actuator 17 is driven, the left hand portion 11 of FIG. 9 rotates along the arrow A with the shaft 65 of the bearing 66 as the rotation center. Therefore, the center position of the rotational movement of the left hand part 11 can be specified. By providing the bearing 66, the position of the rotating shaft with respect to the violin 50 is determined. The center of rotation can be surely aligned with the central axis of the cylinder.

このように、左手部11とバイオリン50との間には、リニアガイド60が設けられている。さらに、リニアガイド60は軸受66を介して、左手部11に取り付けられている。すなわち、リニアガイド60と左手部11の間には、軸受66が配置されている。リニアガイド60、及び軸受66により、バイオリン50に対する左手部11の動きが機械拘束されている。これにより、バイオリン50に対する左手部11の移動精度を向上することができる。すなわち、バイオリン50に対する左手部11の移動を高い位置精度で、制御することができる。例えば、腕用アクチュエータ17の制御による移動で位置誤差が生じてしまった場合でも、位置誤差がバイオリン50の移動によって吸収される。具体的には、腕用アクチュエータ17の位置誤差が生じた場合でも、バイオリン自体が、位置誤差を吸収するように移動する。従って、左手部11のスライド方向と回転方向のバイオリン50に対する軸の位置が不変となる。よって、左手部11が指板52の表面に沿って移動する。   As described above, the linear guide 60 is provided between the left hand portion 11 and the violin 50. Further, the linear guide 60 is attached to the left hand portion 11 via a bearing 66. That is, the bearing 66 is disposed between the linear guide 60 and the left hand portion 11. By the linear guide 60 and the bearing 66, the movement of the left hand portion 11 with respect to the violin 50 is mechanically restricted. Thereby, the movement accuracy of the left hand part 11 with respect to the violin 50 can be improved. That is, the movement of the left hand part 11 with respect to the violin 50 can be controlled with high positional accuracy. For example, even if a position error occurs due to the movement of the arm actuator 17, the position error is absorbed by the movement of the violin 50. Specifically, even when a position error of the arm actuator 17 occurs, the violin itself moves so as to absorb the position error. Therefore, the position of the shaft with respect to the violin 50 in the sliding direction and the rotating direction of the left hand portion 11 remains unchanged. Therefore, the left hand part 11 moves along the surface of the fingerboard 52.

本実施の形態では、指板52の表面を円筒の側面形状にしている。従って、ハンド運動をネック軸に対する平行運動と回転運動に分解した場合、軸垂直方向の高低差を吸収することができる。よって、ネック軸に垂直に移動する指部40を位置制御で駆動することができる。すなわち、左手用アクチュエータ13のモータに対して、モータの回転角度を指令値として与えて、各指関節を駆動すればよい。指部40を位置制御で駆動しているため、弦51を押し当てるタイミングや放すタイミングを細かく制御することができる。また、弦51の押し当て位置等を精度よく制御することができる。特に、別弦に移動する場合など、最適な経路計画を容易に行うことができ、素早い演奏が可能になる。このように、位置制御を行うことで、制御を容易に行うことができ、正確な演奏が可能になる。なお、親指41でリニアガイド60、及び軸受66を隠すようにしてもよい。   In the present embodiment, the surface of the fingerboard 52 has a cylindrical side shape. Therefore, when the hand motion is decomposed into a parallel motion and a rotational motion with respect to the neck axis, the height difference in the axis vertical direction can be absorbed. Therefore, the finger part 40 moving perpendicularly to the neck axis can be driven by position control. That is, it is only necessary to drive each finger joint by giving the rotation angle of the motor as a command value to the motor of the left-hand actuator 13. Since the finger part 40 is driven by position control, the timing at which the string 51 is pressed and the timing at which it is released can be finely controlled. In addition, the pressing position of the string 51 can be controlled with high accuracy. In particular, when moving to a different string, the optimum route planning can be easily performed, and quick performance becomes possible. Thus, by performing position control, control can be easily performed and an accurate performance can be performed. The linear guide 60 and the bearing 66 may be hidden by the thumb 41.

上記の説明では、バイオリン50に対する駆動軸を位置決めするために、リニアガイド60、及び軸受66を設けているが、腕用アクチュエータ17を制御することで、駆動軸の位置を制御してもよい。すなわち、左腕の複数の関節を駆動することによって、バイオリン50に対する左手部11の移動方向を制御してもよい。この場合、リニアガイド60、及び軸受66が不要になる。   In the above description, the linear guide 60 and the bearing 66 are provided to position the drive shaft with respect to the violin 50. However, the position of the drive shaft may be controlled by controlling the arm actuator 17. In other words, the movement direction of the left hand portion 11 relative to the violin 50 may be controlled by driving a plurality of joints of the left arm. In this case, the linear guide 60 and the bearing 66 are unnecessary.

また、指部40の先端に位置制御で動作するビブラート機構を設けてもよい。例えば、バネなどの弾性体を、指部40の先端に設ける。そして、弾性体の弾性力を利用して、指部40の先端を指板52に対して押し当てる。また、弦を押し当てる押し当て部材の形状を扁平させ、指部40に回転可能に取り付ける。押し当て部材が指板52に接触している状態では、指部40の垂直方向位置に応じて、弾性体が伸縮して、押し当て位置が弦方向に変化する。すなわち、指部先端の指板52からの高さによって押し当て位置が変化する。このような場合、位置制御で指部40を駆動することで、精度よくに制御することが可能になる。よって、ビブラート奏法を正確かつ容易に行うことができる。   Further, a vibrato mechanism that operates by position control may be provided at the tip of the finger part 40. For example, an elastic body such as a spring is provided at the tip of the finger 40. Then, the tip of the finger part 40 is pressed against the finger plate 52 using the elastic force of the elastic body. Further, the shape of the pressing member that presses the string is flattened and attached to the finger portion 40 so as to be rotatable. In a state where the pressing member is in contact with the finger plate 52, the elastic body expands and contracts according to the vertical position of the finger 40, and the pressing position changes in the chord direction. That is, the pressing position changes depending on the height from the fingerboard 52 at the tip of the finger. In such a case, it is possible to control with high accuracy by driving the finger part 40 by position control. Therefore, the vibrato performance can be performed accurately and easily.

なお、上記の例では、バイオリンを演奏する弦楽器演奏システムについて説明したが、他の弦楽器を演奏するものであってもよい。例えば、ビィオラ、チェロ、コントラバス、ウッドベースなどの擦弦楽器について演奏することができる。   In the above example, a stringed instrument playing system for playing a violin has been described. However, another stringed instrument may be played. For example, it can be performed on bowed instruments such as viola, cello, contrabass, and wood bass.

本実施の形態に係る弦楽器演奏システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the stringed instrument performance system which concerns on this Embodiment. 本実施の形態にかかる弦楽器演奏システムに用いられるバイオリンの指板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fingerboard of the violin used for the stringed instrument performance system concerning this Embodiment. 図1の指板が取り付けられたバイオリンの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the violin to which the fingerboard of FIG. 1 was attached. 本実施の形態に係る弦楽器演奏システムにおいて、バイオリンを把持した左手部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the left-hand part which hold | gripped the violin in the stringed instrument performance system which concerns on this Embodiment. 左手部がバイオリンを把持している構成全体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure in which the left hand part is holding the violin. 図5の構成を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the structure of FIG. リニアガイドとその周辺の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a linear guide and its periphery. 左手部の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of a left hand part. バイオリンを把持する左手部をネック側から見た図である。It is the figure which looked at the left hand part holding a violin from the neck side. バイオリンを把持する左手部をバイオリンの側方から見た図である。It is the figure which looked at the left-hand part which holds a violin from the side of the violin. バイオリンをロボットハンドで演奏するときの運動を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the exercise | movement when playing a violin with a robot hand.

符号の説明Explanation of symbols

10 胴体部、11 左手部、12 右手部、13 左手用アクチュエータ
14 右手用アクチュエータ、15 右腕部、16 左腕部、
17 腕用アクチュエータ、18 センサ、19 制御部、
40 指部、41 親指、42 人差指、43 中指、44 薬指、45 小指、
50 バイオリン、51 弦、52 指板、53 弓、54 ネック、
60 リニアガイド、61 移動ブロック、62 ガイドレール、
100 弦楽器演奏ロボット
10 body part, 11 left hand part, 12 right hand part, 13 left hand actuator, 14 right hand actuator, 15 right arm part, 16 left arm part,
17 actuator for arm, 18 sensor, 19 control unit,
40 fingers, 41 thumb, 42 index finger, 43 middle finger, 44 ring finger, 45 little finger,
50 violins, 51 strings, 52 fingerboards, 53 bows, 54 necks,
60 linear guide, 61 moving block, 62 guide rail,
100 stringed instrument playing robot

Claims (9)

弦楽器と前記弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボットとを有する弦楽器演奏システムであって、
前記弦楽器演奏ロボットが、
前記弦楽器の指板に対して弦を押し当てる指部を有するロボットハンドと、
前記弦を前記指板に押し当てるように、前記指板と前記指部との距離を変化させる第1のアクチュエータと、
前記ロボットハンドを移動させて、弦の押し当て位置を変化させる第2のアクチュエータと、有し、
前記指板の弦側側面が円筒の側面形状であり、
前記第2のアクチュエータが前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸と平行に移動させる弦楽器演奏システム。
A stringed instrument playing system comprising a stringed instrument and a stringed instrument playing robot for playing the stringed instrument,
The stringed instrument playing robot
A robot hand having a finger portion that presses a string against a fingerboard of the stringed instrument;
A first actuator that changes a distance between the fingerboard and the finger portion so as to press the string against the fingerboard;
A second actuator for moving the robot hand to change the pressed position of the string;
The string side surface of the fingerboard is a cylindrical side shape,
A stringed instrument playing system in which the second actuator moves the robot hand in parallel with the central axis of the cylinder.
前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸に平行移動させるためのリニアガイドが前記ロボットハンドと前記弦楽器との間に設けられている請求項1に記載の弦楽器演奏システム。   The stringed instrument performance system according to claim 1, wherein a linear guide for translating the robot hand to the central axis of the cylinder is provided between the robot hand and the stringed instrument. 前記第2のアクチュエータが、前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸を回転軸として駆動する請求項1、又は2に記載の弦楽器演奏システム。   The stringed instrument performance system according to claim 1, wherein the second actuator drives the robot hand with a central axis of the cylinder as a rotation axis. 前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸を回転軸として回転させるための軸受が前記ロボットハンドと前記弦楽器と間に設けられている請求項3に記載の弦楽器演奏システム。   4. The stringed instrument playing system according to claim 3, wherein a bearing for rotating the robot hand about the central axis of the cylinder is provided between the robot hand and the stringed instrument. 弦楽器と前記弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボットとを有する弦楽器演奏システムであって、
前記弦楽器演奏ロボットが、
前記弦楽器の指板に対して弦を押し当てる指部を有するロボットハンドと、
前記弦を前記指板に押し当てるように、前記指板と前記指部との距離を変化させる第1のアクチュエータと、
前記ロボットハンドを移動させて、弦の押し当て位置を変化させる第2のアクチュエータと、有し、
前記指板の弦側側面が円筒の側面形状であり、
前記第2のアクチュエータが、前記ロボットハンドを前記円筒の中心軸を回転軸として回転駆動させる弦楽器演奏システム。
A stringed instrument playing system comprising a stringed instrument and a stringed instrument playing robot for playing the stringed instrument,
The stringed instrument playing robot
A robot hand having a finger portion that presses a string against a fingerboard of the stringed instrument;
A first actuator that changes a distance between the fingerboard and the finger portion so as to press the string against the fingerboard;
A second actuator for moving the robot hand to change the pressed position of the string;
The string side surface of the fingerboard is a cylindrical side shape,
A stringed instrument playing system in which the second actuator rotates the robot hand with the central axis of the cylinder as a rotation axis.
前記第1のアクチュエータを位置制御によって駆動する請求項1乃至5のいずれかに1項に記載の弦楽器演奏システム。   The stringed instrument performance system according to claim 1, wherein the first actuator is driven by position control. 弦楽器の指板に対して弦を押し当てる指部を有するロボットハンドと、
前記弦を前記指板に押し当てるように、前記指板と前記指部との距離を変化させる第1のアクチュエータと、
前記ロボットハンドを移動させて、弦の押し当て位置を変化させる第2のアクチュエータと、
前記ロボットハンドに設けられたリニアガイドと、を有する弦楽器演奏ロボット。
A robot hand having a finger portion that presses a string against a fingerboard of a stringed instrument;
A first actuator that changes a distance between the fingerboard and the finger portion so as to press the string against the fingerboard;
A second actuator for moving the robot hand to change the pressed position of the string;
A stringed instrument playing robot having a linear guide provided in the robot hand.
前記ロボットハンドに設けられ、前記リニアガイドを軸支する軸受をさらに備え、
前記軸受の軸を回転中心として、前記ロボットハンドが回転する請求項5に記載の弦楽器演奏ロボット。
The robot hand is further provided with a bearing that pivotally supports the linear guide,
The stringed instrument playing robot according to claim 5, wherein the robot hand rotates around the axis of the bearing as a rotation center.
前記第1のアクチュエータを位置制御によって駆動する請求項7、又は8に記載の弦楽器演奏ロボット。   The stringed instrument playing robot according to claim 7 or 8, wherein the first actuator is driven by position control.
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