專利名稱：用于皮影表演的索驅(qū)動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)電控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于皮影表演的索驅(qū)動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
皮影是選用皮板薄厚適中、質(zhì)堅(jiān)而柔、透明顯色、適用性強(qiáng)、經(jīng)久耐用的優(yōu)質(zhì)牛皮制作。在制作時(shí)，巧妙地繼承了以“鏤空”為主的剪紙手法，先用鐵筆將樣稿刻畫(huà)在處理好的牛皮上，皮影的著色，以黑、紅、黃、綠為主，熱冷色對(duì)比強(qiáng)烈，在使用上講究純用，極少調(diào)和， 使投影在亮幕上的影件顏色純正絢麗。一個(gè)皮影人物的制作過(guò)程極為繁瑣，要經(jīng)過(guò)選皮、制皮、畫(huà)稿、過(guò)稿、鏤刻、敷彩、發(fā)汗熨平、綴結(jié)合成等八個(gè)基本步驟。在許多地方，皮影正在成為一種熱門(mén)的民間藝術(shù)收藏，但這并非全是件好事?？坦ぴ倬?、歷史再久遠(yuǎn)的皮影，如果無(wú)人會(huì)操縱表演，無(wú)人給其血液般的唱腔，它只能是一件精美的工藝品，雖然有價(jià)值但卻沒(méi)有生命，就如同珍稀動(dòng)物的標(biāo)本，留給后人最多的只有遺憾。Dagalakis于1989年首次提出用懸索取代傳統(tǒng)的桿件作為動(dòng)平臺(tái)的支腿，衍生出類(lèi)^ewart平臺(tái)，這種機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器是固定的，機(jī)械效率很高，有效載荷可以分布在多個(gè)驅(qū)動(dòng)器之間，適合于提升非常重的載荷(如起重機(jī))，且能達(dá)到非常高的速度和加速度，機(jī)構(gòu)的尺寸可以是非常大的，也可以是非常小的，與起重機(jī)不一樣，其運(yùn)動(dòng)是可預(yù)測(cè)的，也能在沒(méi)有人工交互式進(jìn)行控制，近十幾年來(lái)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、慣性小、響應(yīng)快、高速性能好、工作空間大、精度高等一系列優(yōu)點(diǎn)受到各國(guó)研究人員的關(guān)注。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，提出一種用于皮影表演的索驅(qū)動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)，解決現(xiàn)有皮影戲?qū)I(yè)人員少，人工操作演出質(zhì)量不規(guī)范，演出效率低的問(wèn)題。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種用于皮影表演的索驅(qū)動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)，包括主控計(jì)算機(jī)，在主控計(jì)算機(jī)中安裝有運(yùn)動(dòng)控制卡，運(yùn)動(dòng)控制卡分別與四個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接，四個(gè)驅(qū)動(dòng)器分別與四個(gè)伺服電機(jī)一一對(duì)應(yīng)連接，四個(gè)伺服電機(jī)分別與四個(gè)收放索滾筒一一對(duì)應(yīng)同軸連接，四個(gè)收放索滾筒上連接有一根凱芙拉索，每根凱芙拉索通過(guò)一個(gè)定滑輪后，分別與皮影人的皮影人右臂、皮影人左臂、皮影人右腿、皮影人左腿連接；上述所有的伺服電機(jī)、收放索滾筒、定滑輪均設(shè)置在背景幕上，皮影人通過(guò)四個(gè)凱芙拉索吊在背景幕朝向觀眾的正面，四個(gè)驅(qū)動(dòng)器分別與供電電源連接。本實(shí)用新型的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，能夠?qū)崿F(xiàn)皮影人的自動(dòng)化表演動(dòng)作；拓展了索驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了皮影表演的人機(jī)交互式控制。

圖1是本實(shí)用新型的機(jī)電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0009]圖2是皮影人的機(jī)電控制系統(tǒng)局部示意圖。圖中，1.皮影人右臂，2.皮影人左臂，3.皮影人右腿，4.皮影人左腿，5.定滑輪， 6.收放索滾筒，7.凱芙拉索，8.背景幕，9.伺服電機(jī)，10.驅(qū)動(dòng)器，12.運(yùn)動(dòng)控制卡，13.主控計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1、圖2，本實(shí)用新型是一種用于皮影表演的索驅(qū)動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)是， 包括主控計(jì)算機(jī)12，在主控計(jì)算機(jī)12中安裝有運(yùn)動(dòng)控制卡13，運(yùn)動(dòng)控制卡13通過(guò)四個(gè)(伺服電機(jī))驅(qū)動(dòng)器10分別與四個(gè)伺服電機(jī)9連接，四個(gè)伺服電機(jī)9分別與四個(gè)收放索滾筒6 各自同軸連接，四個(gè)收放索滾筒6上各自連接有一根凱芙拉索7，四根凱芙拉索7各自通過(guò)一個(gè)橡膠材料的定滑輪5后，與皮影人四個(gè)主要活動(dòng)部位(皮影人右臂1、皮影人左臂2、皮影人右腿3、皮影人左腿4)分別連接；上述所有的伺服電機(jī)9、收放索滾筒6、定滑輪5均設(shè)置在背景幕8上，皮影人通過(guò)四個(gè)凱芙拉索7吊在背景幕8朝向觀眾的正面，四個(gè)(伺服電機(jī))驅(qū)動(dòng)器10分別與供電電源連接，接受供電。主控計(jì)算機(jī)12及其運(yùn)動(dòng)控制卡13中存儲(chǔ)有用于控制各個(gè)驅(qū)動(dòng)器10的皮影表演
預(yù)存程序。皮影人的四肢(皮影人右臂1、皮影人左臂2、皮影人右腿3、皮影人左腿4)采用透明、輕質(zhì)材料制作，并將彩色的皮影材料黏貼在有機(jī)玻璃上形成多樣的皮影人造型。收放索滾筒6是一種小型收放索機(jī)構(gòu)由于皮影人輕質(zhì)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸細(xì)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)需通過(guò)減速器連接到收放索的滾筒上，因此，收放索滾筒6采用輕質(zhì)材料——聚四氟乙烯橡膠材料，加工方便且輕質(zhì)，通過(guò)小螺釘前端的旋進(jìn)旋出(類(lèi)似于鍵連接)實(shí)現(xiàn)滾筒與驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的軸向運(yùn)動(dòng)傳遞。該結(jié)構(gòu)一方面不會(huì)增加電機(jī)的負(fù)荷，另一方面也使?jié)L索小巧而靈活。本實(shí)用新型系統(tǒng)的工作原理是第一，選擇皮影舞蹈音樂(lè)選段并分解動(dòng)作，獲得計(jì)算機(jī)輸出指令的數(shù)據(jù)信息。比如舞蹈《俏夕陽(yáng)》取材于民間藝術(shù)唐山皮影戲，皮影舞蹈動(dòng)作編排主要來(lái)源于06年春晚舞蹈《俏夕陽(yáng)》表演。利用音樂(lè)和動(dòng)作的節(jié)奏以及密集特征的相關(guān)性來(lái)驅(qū)動(dòng)整個(gè)編舞過(guò)程。綜合音符起始點(diǎn)、和旋變化、鼓點(diǎn)模式等特征分析音樂(lè)的節(jié)奏， 將其切分為較小的動(dòng)作——音樂(lè)片段組合并進(jìn)行優(yōu)化，所使用的動(dòng)作及音樂(lè)片段長(zhǎng)度平均在1秒至3秒之間，這樣不僅可以在較細(xì)的粒度上充分挖掘特征，而且大大便利了動(dòng)作數(shù)據(jù)的重復(fù)使用。由于音樂(lè)節(jié)拍變化具有周期特性，且節(jié)拍的位置往往與音符突變的極限點(diǎn)的位置重合，因此根據(jù)突變點(diǎn)的檢測(cè)和節(jié)拍的推測(cè)對(duì)動(dòng)作——音樂(lè)片段進(jìn)行反復(fù)處理和優(yōu)化，使其達(dá)到較高的匹配質(zhì)量。而且，對(duì)音樂(lè)-動(dòng)作片段之間的平滑連接程度進(jìn)行分析，再應(yīng)用動(dòng)作連接、變形和動(dòng)作融合技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化所合成動(dòng)作的視覺(jué)效果。第二，皮影人機(jī)電系統(tǒng)的軟件和硬件實(shí)現(xiàn)。搭建系統(tǒng)的硬件平臺(tái)如圖1、圖2所示，皮影人的四肢分別通過(guò)一個(gè)凱芙拉索7繞過(guò)一個(gè)定滑輪5和一個(gè)收放索滾筒6連接到相應(yīng)的伺服電機(jī)9上，根據(jù)軟件流程圖編制皮影人隨音樂(lè)舞動(dòng)的動(dòng)作自動(dòng)控制程序和控制界面，通過(guò)主控計(jì)算機(jī)12中的運(yùn)動(dòng)控制卡13對(duì)四套伺服電機(jī)9同時(shí)分別發(fā)送相應(yīng)動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的脈沖指令，從而實(shí)現(xiàn)皮影人的四肢隨著音樂(lè)節(jié)拍協(xié)調(diào)地動(dòng)作。
權(quán)利要求1.一種用于皮影表演的索驅(qū)動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)，其特征在于包括主控計(jì)算機(jī)(12)，在主控計(jì)算機(jī)(1 中安裝有運(yùn)動(dòng)控制卡(13)，運(yùn)動(dòng)控制卡(1 分別與四個(gè)驅(qū)動(dòng)器(10)連接，四個(gè)驅(qū)動(dòng)器(10)分別與四個(gè)伺服電機(jī)(9) 一一對(duì)應(yīng)連接，四個(gè)伺服電機(jī)(9)分別與四個(gè)收放索滾筒(6) —一對(duì)應(yīng)同軸連接，四個(gè)收放索滾筒(6)上連接有一根凱芙拉索(7)，每根凱芙拉索(7)通過(guò)一個(gè)定滑輪( 后，分別與皮影人的皮影人右臂(1)、皮影人左臂O)、 皮影人右腿(3)、皮影人左腿(4)連接；上述所有的伺服電機(jī)(9)、收放索滾筒(6)、定滑輪 (5)均設(shè)置在背景幕(8)上，皮影人通過(guò)四個(gè)凱芙拉索(7)吊在背景幕(8)朝向觀眾的正面，四個(gè)驅(qū)動(dòng)器(10)分別與供電電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于皮影表演的索驅(qū)動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)，其特征在于所述的皮影人四肢，即皮影人右臂(1)、皮影人左臂( 、皮影人右腿C3)、皮影人左腿(4)均采用透明、輕質(zhì)材料制作。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于皮影表演的索驅(qū)動(dòng)機(jī)電控制系統(tǒng)，包括主控計(jì)算機(jī)，在主控計(jì)算機(jī)中安裝有運(yùn)動(dòng)控制卡，運(yùn)動(dòng)控制卡分別與四個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接，四個(gè)驅(qū)動(dòng)器分別與四個(gè)伺服電機(jī)一一對(duì)應(yīng)連接，四個(gè)伺服電機(jī)分別與四個(gè)收放索滾筒一一對(duì)應(yīng)同軸連接，四個(gè)收放索滾筒上連接有一根凱芙拉索，每根凱芙拉索通過(guò)一個(gè)定滑輪后，分別與皮影人的皮影人右臂、皮影人左臂、皮影人右腿、皮影人左腿連接；上述所有的伺服電機(jī)、收放索滾筒、定滑輪均設(shè)置在背景幕上，皮影人通過(guò)四個(gè)凱芙拉索吊在背景幕朝向觀眾的正面，四個(gè)驅(qū)動(dòng)器分別與供電電源連接。本實(shí)用新型的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)皮影人的四肢隨著音樂(lè)節(jié)拍協(xié)調(diào)地自動(dòng)表演，代替了人工表演。
文檔編號(hào)G05B15/02GK202230328SQ20112029556
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者喬鵬博, 孔令飛, 李淑娟, 李言, 楊明順, 湯奧斐, 袁啟龍, 鄭建明, 魏凱 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)