一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法、设备及存储设备技术

本发明专利技术提供了一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法、设备及存储设备，一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法，通过双臂扬琴机器人的琴面敲击点的空间坐标，建立琴面敲击点的拟合平面方程，从而得到琴竹初始位置的拟合平面，使敲击时的高度相同，方便控制敲击力度，通过根据所述最短距离分别建立左臂的琴竹末端缓冲区和右臂的琴竹末端缓冲区，避免敲击时机械臂碰撞；一种双臂扬琴机器人的敲击避碰设备及存储设备，用于实现双臂扬琴机器人的敲击避碰方法。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术通过琴竹初始位置的平面方程和缓冲区，更容易控制双臂扬琴机器人敲击时的高度和力度，有效避免敲击过程中可能发生碰撞的情况，使双臂扬琴机器人的演奏更协调、更类人化。

Percussion collision avoidance method, equipment and storage device for double arm dulcimer robot

The invention provides a knock avoidance method, equipment and storage device of a double-arm dulcimer robot, and a knock avoidance method of a double-arm dulcimer robot. Through the spatial coordinates of the knock points on the surface of the double-arm dulcimer robot, the fitting plane equation of the knock points on the surface of the dulcimer is established, and the fitting plane of the initial position of the harp and bamboo is obtained. By establishing the end buffer of the left arm and the end buffer of the right arm respectively according to the shortest distance, the collision of the mechanical arm is avoided; a collision avoidance device and a storage device of the double-arm dulcimer robot are used for realizing the double-arm dulcimer machine. People's percussion collision avoidance methods. The invention has the beneficial effect that through the plane equation of the initial position of the harp and bamboo and the buffer zone, it is easier to control the height and strength of the double-arm dulcimer robot when it strikes, effectively avoids the collision that may occur during the striking process, and makes the performance of the double-arm dulcimer robot more coordinated and more anthropomorphic.

【技术实现步骤摘要】
一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法、设备及存储设备
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法、设备及存储设备。
技术介绍
近年来，随着人们物质生活发展的极大丰富，人们开始追求在精神层面的更高的享受，学习乐器作为提升人们精神水平一种有效途径却面临着从事乐器相关教学人员的不足以及费用昂贵与学习时间不灵活等方面的问题。而随着科技的发展，利用机器人来演奏乐器在国内外已经有了一定的研究基础，许多国家也投入了大量人力物力去研究相关技术。扬琴作为中国古典乐器之一，在对其演奏的机器人方面的研究一方面有助于发展与弘扬中国传统文化，让更多的人增强对传统文化的认同感；在另一方面可以研究相关智能算法搭建对机器人与人工智能等领域的研究平台，具有很强的科研价值。扬琴作为中国传统乐器，对其演奏的机器人的研究还相对较少，扬琴机器人作为具有双臂的类人化的机器人，对其研究具有很强的科技价值与经济意义。本专利技术提出一种基于扬琴机器人的避碰敲击的方法，能够在敲击过程中使得琴竹末端最终停留在扬琴琴面的上方相同的高度，方便控制敲击的力度，同时能够有效避免在敲击的过程中琴竹的相互碰撞与敲击的过程中，单一手臂发生大的位移导致机械臂碰撞与敲击的不协调现象，实现了敲击过程的智能化与类人化。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法、设备及存储设备，一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法，所述双臂扬琴机器人包括左臂和右臂，左臂和右臂分别设有用于敲击琴面敲击点的琴竹，所述方法主要包括以下步骤：S101：根据双臂扬琴机器人的琴面敲击点的空间坐标，采用最小二乘法建立琴面敲击点的拟合平面方程；S102：根据所述拟合平面方程，确定琴面敲击点的拟合平面；S103：根据所述琴面敲击点的拟合平面，建立琴竹初始位置的拟合平面，得到琴竹初始位置的平面方程；S104：根据所述双臂扬琴机器人的琴面敲击点的空间坐标，计算出所有相邻的琴面敲击点之间的最短距离，根据所述最短距离分别建立左臂的琴竹末端缓冲区和右臂的琴竹末端缓冲区；S105：所述双臂扬琴机器人接收乐曲的敲击序列；S106：根据所述敲击序列，判断左臂的琴竹末端缓冲区与右臂的琴竹末端缓冲区是否发生重叠？若是，则到步骤S107；若否，则到步骤S108；S107：所述双臂扬琴机器人左臂的琴竹末端和右臂琴竹末端分别敲击离所述琴竹末端最近的敲击点，然后到步骤S111；S108：判断所述双臂扬琴机器人的机械臂的当前敲击点与下一敲击点的距离是否大于j/2？若是，则到步骤S109；若否，则到步骤S110；j为所述双臂扬琴机器人的敲击主平面的宽度；S109：由另外一只手臂协助敲击下一个敲击点，然后到步骤S111；S110：所述双臂扬琴机器人的机械臂按照所述敲击序列敲击下一个敲击点；S111：判断所述敲击序列是否执行完毕？若是，则到步骤S112；若否，则回到步骤S105；S112：所述双臂扬琴机器人结束避碰敲击，完成乐曲演奏。进一步地，在步骤S101中，对于琴面的每个敲击点(xi,yi,zi)，建立琴面敲击点的拟合平面方程z＝a0x+a1y+a2，a0,a1,a2的计算方法为：其中，a0、a1分别代表所述琴面敲击点的拟合平面方程中X轴与Y轴的系数，a2代表所述琴面敲击点的拟合平面方程中Z轴上的截距。进一步地，在步骤S103中，所述琴竹初始位置的平拟合面与所述琴面敲击点的拟合平面平行，所述琴竹初始位置的平面方程z1为：z1-h＝a0x+a1y+a2(2)其中，a0、a1分别代表所述琴竹初始位置的平面方程中X轴与Y轴的系数，a2代表所述琴竹初始位置的平面方程中Z轴上的截距，h为所述琴竹初始位置的拟合平面比所述琴面敲击点的拟合平面高出的高度。进一步地，在步骤S104中，所有相邻的琴面敲击点之间的最短距离为b，分别以所述双臂扬琴机器人左臂的琴竹末端A(c,d,e)和右臂的琴竹末端B(f,g,h)为中心，以b/2为半径，建立左臂的琴竹末端缓冲区和右臂的琴竹末端缓冲区。进一步地，在步骤S106中，缓冲区发生重叠需满足的条件为：一种存储设备，所述存储设备存储指令及数据用于实现一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法。一种双臂扬琴机器人的敲击避碰设备，包括：处理器及所述存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术通过琴竹初始位置的平面方程和缓冲区，可以更容易的控制双臂扬琴机器人敲击时的高度和力度，有效避免敲击过程中可能发生碰撞的情况，使双臂扬琴机器人的演奏更协调、更类人化。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法的流程图；图2是本专利技术实施例中双臂扬琴机器人扬琴敲击平面的俯视图；图3是本专利技术实施例中琴面敲击点的拟合平面和琴竹初始位置的拟合平面的示意图；图4是本专利技术实施例中硬件设备工作的示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术的实施例提供了一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法、设备及存储设备。请参考图1，图1是本专利技术实施例中一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法的流程图，所述双臂扬琴机器人包括左臂和右臂，左臂和右臂分别设有用于敲击琴面敲击点的琴竹，所述方法具体包括以下步骤：S101：根据双臂扬琴机器人的琴面敲击点的空间坐标，采用最小二乘法建立琴面敲击点的拟合平面方程；对于琴面的每个敲击点的坐标(xi,yi,zi)，建立琴面敲击点的拟合平面方程z＝a0x+a1y+a2，a0,a1,a2的计算方法为：其中，a0、a1分别代表所述琴面敲击点的拟合平面方程中X轴与Y轴的系数，a2代表所述琴面敲击点的拟合平面方程中Z轴上的截距；S102：根据所述拟合平面方程，确定琴面敲击点的拟合平面；S103：根据所述琴面敲击点的拟合平面，建立琴竹初始位置的拟合平面，得到琴竹初始位置的平面方程；所述琴竹初始位置的平拟合面与所述琴面敲击点的拟合平面平行，所述琴竹初始位置的平面方程z1为：z1-h＝a0x+a1y+a2(2)其中，a0、a1分别代表所述琴竹初始位置的平面方程中X轴与Y轴的系数，a2代表所述琴竹初始位置的平面方程中Z轴上的截距，h为所述琴竹初始位置的拟合平面比所述琴面敲击点的拟合平面高出的高度。在本实施例中，所述琴竹初始位置的拟合平面比所述琴面敲击点的拟合平面高两厘米，所述琴竹初始位置的平面方程z1为：z1-0.02＝a0x+a1y+a2，a0、a1分别代表所述琴竹初始位置的平面方程中X轴与Y轴的系数，a2代表所述琴竹初始位置的平面方程中Z轴上的截距；S104：根据所述双臂扬琴机器人的琴面敲击点的空间坐标，计算出所有相邻的琴面敲击点之间的最短距离b，根据所述最短距离分别建立左臂的琴竹末端缓冲区和右臂的琴竹末端缓冲区；分别以所述双臂扬琴机器人左臂的琴竹末端A(c,d,e)和右臂的琴竹末端B(f,g,h)为中心，以b/2为半径，建立左臂的琴竹末端缓冲区和右臂的琴竹末端缓冲区；S105：所述双臂扬琴机器人接收乐曲的敲击序列；S106：根据所述敲击序列，判断左臂的琴竹末端缓冲区与右臂的琴竹末端缓冲区是否本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法，所述双臂扬琴机器人包括左臂和右臂，左臂和右臂分别设有用于敲击琴面敲击点的琴竹，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S101：根据双臂扬琴机器人的琴面敲击点的空间坐标，采用最小二乘法建立琴面敲击点的拟合平面方程；S102：根据所述拟合平面方程，确定琴面敲击点的拟合平面；S103：根据所述琴面敲击点的拟合平面，建立琴竹初始位置的拟合平面，得到琴竹初始位置的平面方程；S104：根据所述双臂扬琴机器人的琴面敲击点的空间坐标，计算出所有相邻的琴面敲击点之间的最短距离，根据所述最短距离分别建立左臂的琴竹末端缓冲区和右臂的琴竹末端缓冲区；S105：所述双臂扬琴机器人接收乐曲的敲击序列；S106：根据所述敲击序列，判断左臂的琴竹末端缓冲区与右臂的琴竹末端缓冲区是否发生重叠？若是，则到步骤S107；若否，则到步骤S108；S107：所述双臂扬琴机器人左臂的琴竹末端和右臂琴竹末端分别敲击离所述琴竹末端最近的敲击点，然后到步骤S111；S108：判断所述双臂扬琴机器人的机械臂的当前敲击点与下一敲击点的距离是否大于j/2？若是，则到步骤S109；若否，则到步骤S110；j为所述双臂扬琴机器人的敲击主平面的宽度；S109：由另外一只手臂协助敲击下一个敲击点，然后到步骤S111；S110：所述双臂扬琴机器人的机械臂按照所述敲击序列敲击下一个敲击点；S111：判断所述敲击序列是否执行完毕？若是，则到步骤S112；若否，则回到步骤S105；S112：所述双臂扬琴机器人结束避碰敲击，完成乐曲演奏。...

【技术特征摘要】
1.一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法，所述双臂扬琴机器人包括左臂和右臂，左臂和右臂分别设有用于敲击琴面敲击点的琴竹，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S101：根据双臂扬琴机器人的琴面敲击点的空间坐标，采用最小二乘法建立琴面敲击点的拟合平面方程；S102：根据所述拟合平面方程，确定琴面敲击点的拟合平面；S103：根据所述琴面敲击点的拟合平面，建立琴竹初始位置的拟合平面，得到琴竹初始位置的平面方程；S104：根据所述双臂扬琴机器人的琴面敲击点的空间坐标，计算出所有相邻的琴面敲击点之间的最短距离，根据所述最短距离分别建立左臂的琴竹末端缓冲区和右臂的琴竹末端缓冲区；S105：所述双臂扬琴机器人接收乐曲的敲击序列；S106：根据所述敲击序列，判断左臂的琴竹末端缓冲区与右臂的琴竹末端缓冲区是否发生重叠？若是，则到步骤S107；若否，则到步骤S108；S107：所述双臂扬琴机器人左臂的琴竹末端和右臂琴竹末端分别敲击离所述琴竹末端最近的敲击点，然后到步骤S111；S108：判断所述双臂扬琴机器人的机械臂的当前敲击点与下一敲击点的距离是否大于j/2？若是，则到步骤S109；若否，则到步骤S110；j为所述双臂扬琴机器人的敲击主平面的宽度；S109：由另外一只手臂协助敲击下一个敲击点，然后到步骤S111；S110：所述双臂扬琴机器人的机械臂按照所述敲击序列敲击下一个敲击点；S111：判断所述敲击序列是否执行完毕？若是，则到步骤S112；若否，则回到步骤S105；S112：所述双臂扬琴机器人结束避碰敲击，完成乐曲演奏。2.如权利要求1所述的一种双臂扬琴机器人的敲击避碰方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鑫，周莉，周洋，费婷，蒋晨旭，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42