• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      一種用于皮影戲表演的可擴(kuò)展機(jī)器人裝置

      2022-10-31 04:01:46廖海燕王婧怡希治遠(yuǎn)黃明揚(yáng)余亞東龐飛
      電子制作 2022年18期
      關(guān)鍵詞:皮影戲皮影指令

      廖海燕,王婧怡,希治遠(yuǎn),黃明揚(yáng),余亞東,龐飛

      (紹興文理學(xué)院 數(shù)理信息學(xué)院, 浙江紹興,312000)

      0 引言

      皮影戲作為中國首批非物質(zhì)文化遺產(chǎn),歷經(jīng)千年生生不息,但面對(duì)日新月異的時(shí)代,其傳承之路舉步維艱,近年來我國公開的皮影戲發(fā)展動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)整合顯示,其“模式舊”成為皮影藝術(shù)向前發(fā)展的最大挑戰(zhàn)。

      從國內(nèi)外研究我們發(fā)現(xiàn),數(shù)字化技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為一種主流的傳播形式,將皮影藝術(shù)與數(shù)字化和機(jī)械融合,為傳統(tǒng)文化注入新的時(shí)代氣息,將傳統(tǒng)皮影的優(yōu)勢特點(diǎn)與現(xiàn)代的科技相結(jié)合,推陳出新,制作出符合當(dāng)代人們喜聞樂見的新式皮影戲,是未來皮影藝術(shù)的發(fā)展方向。皮影藝術(shù)的數(shù)字化我們能挖掘的內(nèi)容還有很多,可以與數(shù)字藝術(shù)相結(jié)合的內(nèi)容也有很多。

      基于此,在如今科技發(fā)展迅速的時(shí)代背景下,皮影表演也需要在繼承傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上大膽改革創(chuàng)新。本文介紹了一種用于皮影戲表演的可擴(kuò)展機(jī)器人裝置,本設(shè)計(jì)充分運(yùn)用了分層指令集等技術(shù),將單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)合滑輪、聯(lián)軸器等機(jī)械零件設(shè)計(jì)出了皮影戲表演的機(jī)器人裝置。

      1 總體設(shè)計(jì)

      該裝置的結(jié)構(gòu)主要由動(dòng)作編排系統(tǒng)、主從機(jī)通信系統(tǒng)、機(jī)電控制執(zhí)行系統(tǒng)三大部分組成。其運(yùn)作流程如圖1所示,組成框圖如圖2所示。

      圖1 運(yùn)作流程

      圖2 系統(tǒng)整體框圖

      本系統(tǒng)由兩個(gè)24V電源供電,該機(jī)器人表演系統(tǒng)啟動(dòng)后,由秒鐘層控制的獨(dú)立指令根據(jù)時(shí)間軸組合編排至分鐘層或時(shí)鐘層,主機(jī)接收到計(jì)算機(jī)編排好的動(dòng)作指令,將通信模塊觸發(fā)后,通過I2C總線進(jìn)行ATmega芯片系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信和傳遞,最后由電機(jī)控制執(zhí)行系統(tǒng)中的機(jī)械零件,帶動(dòng)影人開始表演。

      程序運(yùn)行完成即表演完成時(shí),整個(gè)系統(tǒng)將回到初始狀態(tài),若表演未結(jié)束則繼續(xù)完成未完成動(dòng)作。

      2 硬件模塊設(shè)計(jì)

      2.1 控制模塊

      主控板選取MEGA2560 R3單片機(jī)開發(fā)板,先確定I2C總線設(shè)備掛載,再運(yùn)行完成各個(gè)動(dòng)作的任務(wù)調(diào)動(dòng),將每個(gè)支點(diǎn)任務(wù)傳送到子開發(fā)板。該單片機(jī)是一種集成電路(IC),以ATmega 16U2作為主控芯片,調(diào)試信息串口輸出,通過I2C協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)間的通信,核心處理器是AVR,具有先進(jìn)的RISC體系結(jié)構(gòu)。我們無需額外的編譯器,直接連接電腦USB接口,即可使用IDE進(jìn)行表演動(dòng)作的編程、編譯、燒錄,然后將數(shù)據(jù)送到指定寄存器即可。

      圖3 電路原理圖

      2.2 通信模塊

      采用主從機(jī)通信,每個(gè)從機(jī)控制一個(gè)皮影人物的關(guān)節(jié),主機(jī)通過I2C接口給從機(jī)發(fā)送控制命令,從而使得控制邏輯清晰,增加或減少關(guān)節(jié)時(shí)只需在主機(jī)中添加或刪除相應(yīng)的程序模塊即可,極大的提高了系統(tǒng)的易用性,增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。

      圖4 主從機(jī)控制

      2.3 執(zhí)行模塊

      執(zhí)行部分主要由57mm 2相步進(jìn)電機(jī)組成,該電機(jī)具有低溫升和低噪音的優(yōu)點(diǎn),該設(shè)計(jì)主要依靠齒輪傳動(dòng)和滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的機(jī)械動(dòng)作。首先每個(gè)支點(diǎn)由兩個(gè)電機(jī)組合調(diào)控,分別依靠齒輪以及滑輪傳遞動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)和上下移動(dòng);而位于底部的電機(jī)控其完成轉(zhuǎn)身動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的完美結(jié)合;選擇齒輪齒條的傳動(dòng),可以使得工作平穩(wěn),可靠性高,能保證恒定的傳動(dòng)比,傳遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)。而其整體的外部框架采用鋁材、鋼材的構(gòu)成支架結(jié)構(gòu),在軌道中固定起支撐作用的底座、多個(gè)滾輪套件、若干支撐桿以及壓緊螺栓,這樣的結(jié)構(gòu)組合使表演平臺(tái)的穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步提升。

      圖5 電機(jī)結(jié)構(gòu)

      2.4 藍(lán)牙模塊

      為了增加人物表演的生動(dòng)性,我們選用XH-A158超清藍(lán)牙功放板播放音樂。該藍(lán)牙模塊主要由兩塊PAM8403芯片構(gòu)成,PAM8403是一種D類音頻功率放大器 IC,具有諧波失真低、噪聲串?dāng)_小的特點(diǎn)使其對(duì)聲音的重放得到較好的音質(zhì)。連接了兩個(gè)5W功率的優(yōu)質(zhì)揚(yáng)聲器,配接合適的皮影戲曲目可以放大4倍的音量并自由調(diào)整其節(jié)奏,使其與動(dòng)作匹配。

      圖6 藍(lán)牙模塊

      3 軟件控制設(shè)計(jì)

      3.1 分層控制系統(tǒng)

      基于分層指令集技術(shù)設(shè)計(jì)皮影戲動(dòng)作編排系統(tǒng)。指令集分為三層,第一層指令由若干能獨(dú)立完成一套動(dòng)作的指令構(gòu)成,每個(gè)第一層指令又可以分解為若干第二層指令,每個(gè)第二層指令都分別可以完成一個(gè)獨(dú)立動(dòng)作,每個(gè)第二層指令又可以分解為若干第三層令,每個(gè)第三層指令控制各個(gè)關(guān)節(jié)(節(jié)點(diǎn))的運(yùn)動(dòng)。

      3.2 基于ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)

      構(gòu)建分布式的進(jìn)程(或稱為節(jié)點(diǎn))框架,每個(gè)子節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)進(jìn)程,向主節(jié)點(diǎn)訂閱指令,主節(jié)點(diǎn)根據(jù)節(jié)目內(nèi)容按時(shí)間順序發(fā)布指令,控制各個(gè)關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)動(dòng)作,演繹完美的節(jié)目。

      3.3 代碼自動(dòng)生成系統(tǒng)

      該系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)作編排系統(tǒng)輸出文件自動(dòng)生成代碼,按時(shí)間順序設(shè)定各個(gè)皮影角色動(dòng)作,包括動(dòng)作幅度、持續(xù)時(shí)間等參數(shù),代碼自動(dòng)生成系統(tǒng)首先將角色動(dòng)作指令分解到各第三層,然后將第三層指令分配至各個(gè)節(jié)點(diǎn),在此基礎(chǔ)上生成驅(qū)動(dòng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的代碼。

      4 系統(tǒng)創(chuàng)新分析

      4.1 動(dòng)作編排自動(dòng)化

      分層指令集大大降低了軟件的使用難度,使得皮影戲制作人員可以專心進(jìn)行皮影戲內(nèi)容創(chuàng)作,無需過多關(guān)注皮影角色動(dòng)作的具體實(shí)現(xiàn)方法,同時(shí)皮影戲制作人員在編排內(nèi)容時(shí)可以快速觀看皮影角色動(dòng)作效果并反復(fù)改進(jìn),大大提高皮影戲制作效率和表演效果。

      4.2 機(jī)電控制一體化

      該機(jī)器人系統(tǒng)硬件模塊集開發(fā)板、驅(qū)動(dòng)器等機(jī)電裝置為一體,只要依靠后臺(tái)程序的程序操控,就能智能控制表演全過程,并且該機(jī)器人的設(shè)備較簡單成本較低,易于推廣使用。

      4.3 皮影表演精細(xì)化

      數(shù)字化的機(jī)器人表演模式是結(jié)合傳統(tǒng)文化與數(shù)字科技的新型表演形式,相較于傳統(tǒng)表演需要反復(fù)排練才能完成一場皮影戲,該系統(tǒng)通過聯(lián)軸器等機(jī)械元件揮舞皮影人物,后臺(tái)制作人員在編排內(nèi)容時(shí)可以根據(jù)需求觀看皮影角色動(dòng)作效果,無需排練即可精準(zhǔn)表演。

      5 裝置功能測試與分析

      首先計(jì)算出人物的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、動(dòng)作時(shí)間等參數(shù),結(jié)合電機(jī)的步距角為1.8o進(jìn)行插值量化,基于MCU微控制器編程技術(shù)構(gòu)建分層指令,將關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)(如位置、速度信號(hào)以及各種通訊信息)轉(zhuǎn)化得到關(guān)節(jié)位置變化或轉(zhuǎn)速,再通過Arduino完成人物角色的動(dòng)作編排程序,并將程序燒錄到主單片機(jī)開發(fā)板。

      程序燒錄完成后,控制指令依次完成從主機(jī)、子機(jī)、驅(qū)動(dòng)器到電機(jī)的傳遞。開發(fā)板和擴(kuò)展板基于I2C通信協(xié)議傳遞數(shù)據(jù),每個(gè)驅(qū)動(dòng)器接收到該支點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)后驅(qū)動(dòng)電機(jī),每個(gè)步進(jìn)電機(jī)基于電機(jī)微分驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及控制寄存器的設(shè)置執(zhí)行特定功能。

      電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過PID算法自動(dòng)控制電機(jī),輔以滑輪、導(dǎo)軌、齒輪等機(jī)械零件,在步進(jìn)電機(jī)達(dá)到3%高精度的基礎(chǔ)上,由伸縮繩連接滑輪、彈簧連接動(dòng)作支點(diǎn)人物帶動(dòng)手部及頭部的位置變換,由剛性聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)人物整體的旋轉(zhuǎn)變化,通過以上動(dòng)作的不斷變化從而完成表演。

      圖7 表演系統(tǒng)測試

      本裝置通過不斷地將各模塊細(xì)化調(diào)試,成功地完成了較為完整的皮影戲表演節(jié)目測試,其中有自創(chuàng)曲目《猴王戲虎》以及創(chuàng)新曲目《小豬佩奇》等表演。

      同時(shí)本設(shè)計(jì)裝置的技術(shù)可推廣使用,不僅可以在大型舞臺(tái)上實(shí)現(xiàn)皮影大幅度的動(dòng)作變換,而且通過數(shù)字化媒體配以唱腔故事,不需要排練就可以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的動(dòng)作。

      6 結(jié)束語

      本設(shè)計(jì)打造演繹皮影劇的可擴(kuò)展機(jī)電控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的皮影戲表演,從而提高表演效率。通過智能化的皮影藝術(shù),在科技飛速發(fā)展時(shí)代,將傳統(tǒng)的地域文化升級(jí),使人們對(duì)非遺文化的數(shù)字化保護(hù)重視起來,走出遺失的困境,實(shí)現(xiàn)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的創(chuàng)新發(fā)展和永續(xù)傳承,同時(shí)爭取將智能化表演模式快速推廣。

      本文通過對(duì)皮影戲表演機(jī)器人裝置系統(tǒng)各功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的相關(guān)介紹,較完整地闡述了系統(tǒng)從模塊到相關(guān)功能實(shí)現(xiàn)的過程,并通過對(duì)相關(guān)表演功能進(jìn)行測試,表現(xiàn)該系統(tǒng)的整體表演性能較為優(yōu)良,系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性較高,達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。

      猜你喜歡
      皮影戲皮影指令
      聽我指令:大催眠術(shù)
      我們來演皮影戲
      皮影戲
      月光皮影
      我愛皮影
      不老的皮影
      ARINC661顯控指令快速驗(yàn)證方法
      LED照明產(chǎn)品歐盟ErP指令要求解讀
      電子測試(2018年18期)2018-11-14 02:30:34
      皮影戲的秘密
      皮影的來歷
      404 Not Found

      404 Not Found


      nginx
      犍为县| 抚顺县| 扬州市| 阳春市| 涿鹿县| 日照市| 伊春市| 芦山县| 汤原县| 申扎县| 舞钢市| 淳化县| 玉溪市| 商城县| 阳山县| 宜春市| 三明市| 大姚县| 木里| 固安县| 松潘县| 宜黄县| 平乐县| 开江县| 石屏县| 会宁县| 汝南县| 洛扎县| 科技| 黎川县| 淮阳县| 尚义县| 米泉市| 姚安县| 通州市| 邛崃市| 丰宁| 界首市| 景泰县| 土默特右旗| 靖安县|