一、課題綜述及研究意義

本系統通過基于Arduino Mega 2560控制平臺搭建一套音樂機器人系統，來實現移動互聯設備的遠程控制，并自主播放音樂，或通過操縱臂對不同的樂器進行演奏，實現各種演奏功能。通過借鑒已有的音樂機器人的設計方案，根據機器人模塊接口位置、越障、作業和運動模式下操控性等各方面條件，確定音樂機器人的總體構形；之后，對音樂機器人進行單體各個組成模塊的機械結構設計，從而完成原理樣機的加工制造；再根據音樂機器人的技術參數，通過matlab軟件對機器人進行運動學建模、分析以及仿真，完成對機器人系統構態變換矩陣計算和單體構形表達；接著進行音樂機器人的控制系統設計，包括整體運動控制和工作狀態下末端執行器運動控制；最后，對初步完成的音樂機器人原理樣機進行試驗，驗證可重構機器人的運動學分析結果，同時檢驗控制系統的可行性。

本課題的研究意義在于設計一款擬人形態的、打擊琴類的音樂演奏機器人，該款機器人通過模仿人類的不同動作，打擊對應音律的琴鍵來實現音樂演奏。

二、課題擬采取的研究方法和技術路線

基于Arduino Mega 2560控制平臺搭建一套音樂機器人系統，設計一款擬人形態的、打擊琴類的音樂演奏機器人，來實現各種演奏功能。

研究方法即通過介紹音樂機器人研究的總體方案設計和主體設計內容，從處理器選型、功放模塊、驅動模塊、解碼模塊和供電電源設計等方面進行了具體研究分析。再接著，進行機械臂仿真設計的研究，包括坐標系建立、模型建立、運動學逆解和仿真模型建立四個方面。最后，是對音樂機器人軟件設計的研究，包括程序流程、初始化程序、VS1003操作、步進電機控制程序和上位機設計。

本課題從硬件、軟件和機械臂仿真著手，基于Arduino系統進行擬人形態的音樂機器人的設計研究，以實現音樂演奏。

三、主要參考文獻

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二、畢業設計（論文）工作實施計劃

（一）畢業設計（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應達到的水平與結果

理論分析：www.628tf.com

 早前，由日本法政大學研究的管樂器演奏音樂機器人已經能夠達到很好的演奏效果。尤其是薩克斯管演奏機器人，已能夠演奏出很好的音色。就目前而言，小號演奏音樂機器人也已能夠演奏一個半的八度音程。至于未來，研究人員表示準備后增加八度音程來實現逼真的演奏效果。而最新的5代音樂演奏自動機器人，將原來的人造肺進行了大范圍的改造，大大地縮短了喘氣的時間，能夠演奏出更快更高調的曲目，且演奏出來的音樂更加逼真。早稻田大學研究出來的鍵盤樂器自動演奏機器人一共擁有88臺擊打鍵盤器和兩臺踏板驅動裝置，每一臺都配了對應的一套伺服控制系統，能夠很快地處理很大的數據系統，產生較為準確的波形，在很大一個范圍的音域內進行演奏，從而達到模仿人類音樂家的效果。音樂機器人由于富有表現力，易于互動等特點，贏得了更廣泛的大眾的喜愛。

軟硬件要求：

給出控制系統的總體方案設計，選擇合適的處理器模型，建立機械臂的仿真設計模型，做出硬件模塊和軟件設計流程。