17、基于人类示范学习的陶笛机器人演奏技术探索

基于人类示范学习的陶笛机器人演奏技术探索

在机器人与音乐技术融合的领域中，让机器人演奏乐器并模仿人类的情感表达是一个具有挑战性且充满潜力的研究方向。本文将详细介绍一种让机器人学习演奏陶笛的方法，旨在使机器人的演奏更加生动、富有情感。

系统结构概述

我们选择了传统的中国乐器——6 孔陶笛作为演奏对象。陶笛结构简单，但在不同的吹奏强度和变化下能带来丰富的音乐体验，非常适合用于机器人情感表达的初步模仿。

为了模拟人类的手部动作，我们采用了两个人形机械灵巧手。每只手有六个自由度，两个拇指各有一个自由度，其余四个手指各有一个自由度，控制参数为 0 - 1000 的十进制值。每个手指可以自由移动，按压陶笛的演奏孔以完成演奏。

为了模仿人类演奏乐器时不同的吹奏强度，我们在气泵和陶笛之间安装了一个驱动阀作为气阀，用于调节进入陶笛的气流。每个音符的不同响度对应着不同的空气量，阀的开度大小通过采样后插值得到，初始大小为 0 - 2000 的十进制值，其中 0 表示完全关闭，2000 表示完全打开。

演奏方法

读取数字乐谱演奏

读取数字乐谱演奏部分的目的是基于既定规则实现音乐演奏设计，将机器人各部分对应每个动作的参数写入，然后根据文件中的数字乐谱按顺序进行演奏。在这部分，陶笛演奏系统不会模仿人类的情感表现，驱动的参数大小仅由演奏每个音符时设置的参数控制。

具体操作步骤如下：
1. 乐谱数字化 ：我们使用四分音符作为一拍，不区分小节中的拍数。数字乐谱的每一行有两个参数：要演奏的音符（空拍、C、D、e、F、G 等）和每个音符要演奏的拍数。同时，需要设置