基于钢琴触键动作的教育辅助型外骨骼机械手设计

为了掌握钢琴弹奏技能,初学者往往需要在教师的帮助下不断重复训练并纠正错误的触键动作.这种方法训练强度大,单调乏味,教学效果与教师的经验相关.近年来,用于辅助人手运动的外骨骼机械手研究逐渐增加,但结构复杂、运动精度较低、缺少反馈与运动评价等问题仍然存在.针对这些问题,首先采用leap motion建立手指触键动作测量平台,采集手指触键动作参数值,获得手指弹琴触键运动曲线;然后设计一款用于钢琴教学训练的外骨骼钢琴教学机械手.该机械手采用特有的欠驱动传动方式,实现远指节DIP、近指节PIP与掌指节MCP的耦合运动.最后,对钢琴教学机械手进行仿真分析,以及进行人手穿戴弹奏实验,验证了钢琴教学机械手结构可靠,动作还原精度较高,能够满足钢琴弹奏动作练习要求.该钢琴教学机械手结构简单、穿戴方便,可辅助钢琴弹奏初学者自学.     

基于Leap motion的钢琴弹奏手指运动曲线的测量与分析

针对建立手指触键运动自适应曲线的完整描述,提出了一种基于Leap motion空间3D体感传感器的新型测量方法。首先引入手指运动偏角的概念,建立手指触键运动模型并分布对齐坐标系;然后,根据新型测量方法,进行手指触键动作捕捉与运动特征点选取;最后运用不同的拟合模式在置信区间为95%的条件下处理手指触键动作数据,建立手指触键运动特征描述自适应函数。该函数针对不同长度的人手可为其提供准确的钢琴弹奏触键运动曲线。该研究为钢琴弹奏教育服务型机器人教学平台中的手指触键运动曲线自适应判别系统的建立提供理论支持。