一种弹钢琴机电装置的设计

简介

随着科技的进步,机器人技术发展迅速,一系列具备弹奏钢琴功能的机器人也被成功制造出来。此类机器人大部分被用作样品展示,供人们了解机器人的样板。探讨弹钢琴机器人技术特别是机械手技术的发展,设计结构相对简易、制作相对简单且成本较低的弹钢琴机电装置是研究的这一领域的开始。装置主要由双臂机构和双手机构构成,双臂机构模拟人的“双臂”进行设计,采用伺服电机精确控制“双臂”模拟人体肩关节的旋转运动,驱动双臂机构的末端在一定范围内进行左右移动,实现弹奏钢琴时的人手左右移动动作的功能;双手机构模拟人的“双手”进行设计,包括两个手掌机构,每个手掌设计5根手指,每根手指由一个气动元件和附加的机械传动机构构成,气动元件利用气缸传动轴的伸出和缩回驱动手指上下运动,实现弹奏钢琴时的人手指敲击琴键动作的功能;驱动双臂的伺服电机由运动控制卡接入主机,驱动双手手指的气缸由电磁阀经I/O板卡接入主机,主机上的控制软件根据音乐乐谱所分解出的程序指令控制双臂机构和双手机构的协同工作,从而实现钢琴曲的弹奏。设计的机电装置在实现了弹钢琴的功能需求的前提下,整体机构的驱动只需对2台伺服电机和10台气动元件进行协调控制即可实现,机械结构设计简单、电气控制方式成熟,具备一定的应用场景。