藝術(shù)與科學的融合——機器人樂隊
不詳 ?佚名 ? 2010年11月01日 ? ?奇思妙想
機器人鼓手
機器人鍵盤手
隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)以及機械工藝的不斷發(fā)展，機器人的研究開始由過去的科學研究、工業(yè)制造以及競技領(lǐng)域向民用領(lǐng)域發(fā)展，各種娛樂機器人、家用機器人層出不窮。
音樂，代表著藝術(shù)；機器人，代表著科學。在人們的傳統(tǒng)觀念中，科學和藝術(shù)是兩個相對獨立的領(lǐng)域。但是當今科學技術(shù)日益發(fā)展，多學科的交叉已經(jīng)成為了研究主流。在本項目中，就是將藝術(shù)與科技相結(jié)合，創(chuàng)造出可以自動演奏樂器的時尚娛樂機器人。
機器人，顧名思義，就是用機械結(jié)構(gòu)作為肢體來實現(xiàn)人類要求的動作，控制的程序就相當于人的思維。所以從理論上講是可以實現(xiàn)利用機械結(jié)構(gòu)取代人類肢體彈奏樂器的。音樂機器人屬于表演類特種機器人，是通過電子控制系統(tǒng)控制機械結(jié)構(gòu)，以模擬人類演奏樂器的行為。演奏真實樂器的音樂機器人是一個融合了機械、計算機、自動化、電子乃至音樂藝術(shù)的多學科的交叉課題。
本項目的設(shè)計靈感是來源于Animusic的機器人音樂的概念視頻，它在帶給了我們很大震撼的同時，也給了我們探索機器人音樂的靈感?；蛟S我們還是孩子時就有過這樣的幻想，將來是否會有這樣一支樂隊，它的成員不再是我們?nèi)祟?，而是一群機器人呢？我們希望能通過我們的努力使它變成現(xiàn)實。
我們所設(shè)計的音樂機器人樂隊在現(xiàn)階段主要有電子琴機器人、架子鼓機器人、吉他機器人和擬人多手指彈奏裝置。
以一臺PC機作為整個樂隊系統(tǒng)的上位機部分，承擔整個樂隊的指揮和音樂節(jié)奏控制工作；而樂隊的各個成員是機器人。機器人樂隊中包括了鍵盤演奏機器人、架子鼓演奏機器人和吉他弦樂機器人。鍵盤機器人，由21個電磁鐵控制；架子鼓機器人，由兩個舵機和一個步進電機控制一只手臂；吉他機器人，由六個舵機和一個步進電機協(xié)同控制。
這些不同機器人作為系統(tǒng)分支部分可由獨立的單片機來控制和驅(qū)動，每個分支的通路有各自的標記碼?？刂坪诵闹写鎯ρ葑嗟那V，通過給各個分支的端點發(fā)送對應的音符和相應的標記碼，使整個樂隊進行演奏。通過無線信號的傳送，可以忽略每個端點接收信號的時間差，整個樂隊實現(xiàn)整齊的演奏。
通過固定的控制指令格式，把樂譜翻譯為對各個不同機器人的指令列表，并以數(shù)組形式儲存在電腦中。在同一的時間軸控制下，以多個機器人的多條主線來讀取和處理樂譜，按照樂譜的音高和音符長度在每個音符轉(zhuǎn)變時向?qū)臋C器人發(fā)送指令，控制對應機器人的行動。對于不同機器人的控制要設(shè)置優(yōu)先級，在同一個時間點要向多個機器人發(fā)送控制信號時，從優(yōu)先級高的機器人開始發(fā)送控制信號。原則上應把動作有延遲性的機器人設(shè)置為高優(yōu)先級，對整個機器人樂隊的同步性進行補償，以達到最好的配合效果。
我們所希望達到的理想效果是使我們的機器人樂隊在登上舞臺的時候不再讓人覺得只是冷冰冰的機器，而是真正能給人們帶來激動與歡樂的表演者。
日本的AIBO狗作為新一代的電子寵物而風靡一時，同時也說明了娛樂機器人正在逐步登上當今科技界的研究前沿。我們的這一項目不僅僅是機器人技術(shù)方面的研究，同時也是機器人技術(shù)應用于娛樂領(lǐng)域的一次嘗試。我們希望在不久的將來，Animusic帶給人們的興奮與感動能真正的出現(xiàn)在廣大觀眾的面前。
本項目已獲得2010年國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃立項支持，申請國家專利兩項，在國際會議上發(fā)表論文一篇，并多次參加北京市各項展會。
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