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申请/专利权人：陕西艺术职业学院

摘要：本发明属于机械手教学技术领域，涉及一种应用于钢琴教学的机械手控制系统及控制方法，包括钢琴设备主体、第一机械手、第二机械手、控制器主体和控制系统，所述控制系统包括分析模块、图像采集模块和音频采集模块，通过显示屏实时展示机械手操作弹奏钢琴，可以直观地向观众展示第一机械手和第二机械手的弹奏过程，帮助理解和练习钢琴演奏技术和节奏感，通过图像采集模块和音频采集模块能够精确地记录第一机械手和第二机械手在钢琴设备主体上的动作和音频信息，分析模块通过分析图像和音频信息，能够检测到第一机械手和第二机械手弹奏过程中可能存在的错误或不正常情况。

主权项：1.一种应用于钢琴教学的机械手控制系统，其特征在于，所述应用于钢琴教学的机械手控制系统包括钢琴设备主体（1）、第一机械手（2）、第二机械手（5）、用于控制第一机械手（2）及第二机械手（5）的移动的控制器主体（4）和控制系统；在所述钢琴设备主体（1）的正面固定连接有移动架（15），在所述移动架（15）的内壁串联转动连接有两个丝杆（13），每个所述丝杆（13）的外表面均螺纹连接有移动块（14），每个所述丝杆（13）的端部外表面均固定连接有轴承（12），每个所述轴承（12）外表面均与移动架（15）的内壁固定连接，所述控制器主体（4）设置在第一机械手（2）与第二机械手（5）之间，且固定安装于所述移动架（15）的顶端表面；其中一个所述移动块（14）的外表面与第一机械手（2）固定连接，另外一个所述移动块（14）的外表面与第二机械手（5）固定连接，每个所述丝杆（13）均与微型电机（3）驱动连接；所述控制系统包括分析模块、图像采集模块和音频采集模块;所述分析模块包括图像分析单元和音频分析单元，所述图像采集模块用于通过摄像头（8）采集第一机械手（2）和第二机械手（5）敲击钢琴设备主体（1）的图像信息，所述音频采集模块用于通过音频采集器采集第一机械手（2）和第二机械手（5）敲击钢琴设备主体（1）的音频信息；所述控制系统还包括设备主体模块、控制模块、预警模块和展示模块，所述分析模块与预警模块电性连接；所述分析模块用于分析所述图像采集模块采集的图像信息和所述音频采集模块采集的音频信息并生成分析信号，所述分析模块将分析信号发送至预警模块，所述预警模块根据分析信号并通过预警灯（10）进行预警提示；所述展示模块用于将第一机械手（2）和第二机械手（5）对钢琴设备主体（1）表面进行敲击演奏曲谱的过程实时通过显示屏（9）进行展示出来;所述图像分析单元与所述图像采集模块电性连接，所述音频分析单元与所述音频采集模块电性连接；所述分析模块的具体分析过程包括：所述图像分析单元用于接收所述图像采集模块发送的图像信息，并根据所述图像信息与预设图像信息进行比对，所述音频分析单元用于接收所述音频采集模块发送的音频信息，并根据所述音频信息与预设音频信息进行比对，若所述音频信息与预设音频信息和图像信息与预设图像信息中的不相同，则判定第一机械手（2）和第二机械手（5）敲击钢琴设备主体（1）存在弹奏错误，并生成预警信号，所述预警模块接收预警信号发出警示音并闪烁红光;所述图像分析单元根据所述图像采集模块发送的图像信息获取第一机械手（2）的第一路径信息和第一弹奏时间间隔、第二机械手（5）的第二路径信息和第二弹奏时间间隔，以及第一机械手（2）和第二机械手（5）的实时间距，并根据所述第一路径信息和第一弹奏时间间隔获取第一机械手（2）的第一弹奏动作节奏值，所述图像分析单元根据所述第二路径信息和第二弹奏时间间隔获取第二机械手（5）的第二弹奏动作节奏值，并根据所述第一弹奏动作节奏值和第二弹奏动作节奏值获取节奏协调值;其中，所述图像分析单元根据所述第一路径信息和第一弹奏时间间隔获取第一机械手（2）的第一弹奏动作节奏值的计算公式为：，其中，表示第一弹奏动作节奏值，表示第个第一路径信息，表示第个第一路径信息的第一弹奏时间间隔，表示第个第一路径信息，表示第一路径信息的数量，其中第一路径信息与第一弹奏时间间隔对应,所述图像分析单元根据所述第二路径信息和第二弹奏时间间隔获取第二机械手（5）的第二弹奏动作节奏值的计算公式为：，其中，表示第二弹奏动作节奏值，表示第个第二路径信息，表示第个第二路径信息的第二弹奏时间间隔，表示第个第二路径信息，表示第二路径信息的数量，其中第二路径信息与第二弹奏时间间隔对应;所述图像分析单元根据所述节奏协调值与预设协调值进行比对，若所述节奏协调值与预设协调值不同，则判定第一机械手（2）和第二机械手（5）敲击钢琴设备主体（1）时弹奏错误，若所述节奏协调值与预设协调值相同，则所述图像分析单元根据所述实时间距与预设间距进行比对，若所述实时间距与预设间距相同，则判定第一机械手（2）和第二机械手（5）敲击钢琴设备主体（1）时弹奏正确；若实时间距与预设间距不同，则判定第一机械手（2）和第二机械手（5）敲击钢琴设备主体（1）时弹奏错误。

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