机器人鼓手



机器人键盘手

        随着电子技术、计算机技术、传感器技术以及机械工艺的不断发展，机器人的研究开始由过去的科学研究、工业制造以及竞技领域向民用领域发展，各种娱乐机器人、家用机器人层出不穷。
        音乐，代表着艺术；机器人，代表着科学。在人们的传统观念中，科学和艺术是两个相对独立的领域。但是当今科学技术日益发展，多学科的交叉已经成为了研究主流。在本项目中，就是将艺术与科技相结合，创造出可以自动演奏乐器的时尚娱乐机器人。
        机器人，顾名思义，就是用机械结构作为肢体来实现人类要求的动作，控制的程序就相当于人的思维。所以从理论上讲是可以实现利用机械结构取代人类肢体弹奏乐器的。音乐机器人属于表演类特种机器人，是通过电子控制系统控制机械结构，以模拟人类演奏乐器的行为。演奏真实乐器的音乐机器人是一个融合了机械、计算机、自动化、电子乃至音乐艺术的多学科的交叉课题。
        本项目的设计灵感是来源于Animusic的机器人音乐的概念视频，它在带给了我们很大震撼的同时，也给了我们探索机器人音乐的灵感。或许我们还是孩子时就有过这样的幻想，将来是否会有这样一支乐队，它的成员不再是我们人类，而是一群机器人呢？我们希望能通过我们的努力使它变成现实。
        我们所设计的音乐机器人乐队在现阶段主要有电子琴机器人、架子鼓机器人、吉他机器人和拟人多手指弹奏装置。
        以一台PC机作为整个乐队系统的上位机部分，承担整个乐队的指挥和音乐节奏控制工作；而乐队的各个成员是机器人。机器人乐队中包括了键盘演奏机器人、架子鼓演奏机器人和吉他弦乐机器人。键盘机器人，由21个电磁铁控制；架子鼓机器人，由两个舵机和一个步进电机控制一只手臂；吉他机器人，由六个舵机和一个步进电机协同控制。
        这些不同机器人作为系统分支部分可由独立的单片机来控制和驱动，每个分支的通路有各自的标记码。控制核心中存储演奏的曲谱，通过给各个分支的端点发送对应的音符和相应的标记码，使整个乐队进行演奏。通过无线信号的传送，可以忽略每个端点接收信号的时间差，整个乐队实现整齐的演奏。
        通过固定的控制指令格式，把乐谱翻译为对各个不同机器人的指令列表，并以数组形式储存在电脑中。在同一的时间轴控制下，以多个机器人的多条主线来读取和处理乐谱，按照乐谱的音高和音符长度在每个音符转变时向对应的机器人发送指令，控制对应机器人的行动。对于不同机器人的控制要设置优先级，在同一个时间点要向多个机器人发送控制信号时，从优先级高的机器人开始发送控制信号。原则上应把动作有延迟性的机器人设置为高优先级，对整个机器人乐队的同步性进行补偿，以达到最好的配合效果。
        我们所希望达到的理想效果是使我们的机器人乐队在登上舞台的时候不再让人觉得只是冷冰冰的机器，而是真正能给人们带来激动与欢乐的表演者。
        日本的AIBO狗作为新一代的电子宠物而风靡一时，同时也说明了娱乐机器人正在逐步登上当今科技界的研究前沿。我们的这一项目不仅仅是机器人技术方面的研究，同时也是机器人技术应用于娱乐领域的一次尝试。我们希望在不久的将来，Animusic带给人们的兴奋与感动能真正的出现在广大观众的面前。
        本项目已获得2010年国家大学生创新性实验计划立项支持，申请国家专利两项，在国际会议上发表论文一篇，并多次参加北京市各项展会。