王舒扬 孙江波 蔡赟 柳虹亮

摘 要：在Visual Studio开发环境下，使用C#语言设计了弹钢琴拟人机械手控制软件，软件由乐谱管理，音频播放，仿真操作界面以及串口通信部分组成。软件设计了算法对输入的乐谱数据进行识别与分析，将乐谱的弹奏任务智能分配给机械手。充分利用C#语言可视化编程的优点，将机械手运动的过程进行了可视化仿真。

关键词：拟人；机械手；仿真；软件设计

0 引言

随着科学不断进步，新型机械手在关节自由度、灵活性、定位精度等方面有了很大的提高，加强了音乐机器人物理演奏能力。现有的控制系统大致上分为两类，一是采用记录并回放的方式，将演奏过程中按键的轻重等因素记录为midi音源，并通过将其转化为波形脉冲信号驱动机器人达到演奏的目的[1]。这种方式应用于早期的钢琴自动演奏技术上，其硬件不具有拟人化的特征，例如日本早稻田大学曾经研制过钢琴演奏机器人，共有88台击键器和两台踏板驱动装置。二是采用硬编码的方式，即将完整曲目进行手工分析、每个曲谱分配给机械手相应的部位（例如某一根手指）计算运动轨迹然后编码。这种方式虽然在硬件上具有了拟人化的特性，但是任意两个不同结构的机械手之间即使是同一曲目的编码也各不相同，无法实现歌曲编码的复用。同时这两种类控制系统对环境、乐器规格适应性不强，无法对未知曲目进行自动分析并演奏。

编写符合软件工程理念，能对未知曲谱拟进行自动分析的拟人机械手弹钢琴控制软件能提高机器人演奏的自动程度和减少系统开发的开销，在音乐机器人演奏方面的应用前景十分广阔。……