一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统的制作方法

本实用新型属于管乐器附件技术领域，特指一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统。

背景技术：

葫芦丝，又称“葫芦箫”，是云南少数民族乐器，葫芦丝发源于德宏傣族景颇族自治州梁河县，主要流行于傣、阿昌、佤、德昂和布朗等族聚居的云南德宏、临沧地区，富有浓郁的地方色彩。常用于吹奏山歌、农曲等民间曲调；葫芦丝可分为高、中、低音三种类型，其音色独特淳朴，外观朴实、精致，简单易学，受到许多音乐爱好者的喜爱。

芦丝形状和构造别具一格，它由一个完整的天然葫芦、三根竹管和三枚金属簧片做成，整个葫芦做气室，葫芦底部插进三根粗细不同的竹管，每根插入葫芦中的竹管部分，镶有一枚铜质或银质簧片，中间的竹管最粗，上面开着几个音孔，称为主管，两旁是附管，上面只设簧片，不开音孔(指传统葫芦丝)，只能发出与主管的共鸣的和音。通常左面附管发“3”音，右边附管不发音(或发低音“6”音)；这种乐器以葫芦做为气室，葫芦口做为吹口，通体长约30厘米。常见三管，亦有单管，双管或四管的葫芦丝，无论竹管多少，多以中间的竹管为主管，其余为副管，主管上开几个音孔，一般前六后一，传统的葫芦丝副管上方不开孔，只在管身底部打一个洞，用塞子堵住，塞子与管身之间有线连接，需要时则用小指将其打开，改良的葫芦丝则没有使用传统的塞子，而是跟主管一样在管身上方开一音孔，这样更方便于在演奏时对副管音的反复使用，而且控制自如，更加灵活，吹奏时手指控制主管的音孔以奏出不同的音，若主副管同时开启，吹奏时数管齐鸣，旋律只出自主管，副管仅以和谐持续的单音相衬托，通常是一管发a音，一管发e音，产生和声效果。

目前，由于葫芦丝的受众比较窄，师资力量比较匮乏，初学者在没有老师手把手教导的情况下很难入门，从而丧失兴趣，如何激发初学者的学习兴趣，让初学者感受到吹奏时的气流强度和演奏时的节奏成为亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够让初学者感受到吹奏时的气流强度和演奏时的节奏的机械手系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统，其特征在于：包括葫芦丝以及与葫芦丝固连的支架，所述支架上固定有多个机械手，所述机械手与葫芦丝主管上的音孔一一对应，所述机械手通过连接板与支架固连，所述机械手的中部与连接板通过铰接轴铰接，所述机械手的内端部固定有堵头，所述堵头能够跟随机械手转动并将对应的音孔封堵，所述机械手的外端设有线圈，所述连接板上设有与线圈配合驱动机械手内端部向下转动的磁铁以及将机械手内端部向上拉的复位弹簧，所有机械手上的线圈均与控制器电连接。本机械手系统通过plc控制器控制机械手实现自动掩压，实现人机互动，让初学葫芦丝者能够感受到的吹奏时的气流强度和演奏时的节奏，相当于有个老师手把手教导初学者怎么吹奏葫芦丝，能够让初学者更容易入门并激发初学者的吹奏兴趣。

在上述的一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统中，所述支架包括固定于葫芦丝主管前后两端的安装座以及设于葫芦丝主管左右两侧并与葫芦丝主管平行的滑杆，每个连接板的下端部均固定有连接块，所述连接块的下端套设于对应的滑杆上并与通过松紧螺丝调节左右位置和倾角。由于各个葫芦丝的音孔位置不尽相同，上述设计先将机械手与连接板固定，然后通过连接块将连接板固定在滑杆上，利用松紧螺丝调节左右位置和倾角，操作便捷的同时，极大地提高了本产品的适用性。

在上述的一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统中，所述机械手的内端部设有圆筒状的安装部，所述堵头设于安装部内且堵头的下端部从安装部伸出，所述堵头的下端部呈半球形。

在上述的一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统中，所述堵头为pu硅胶降噪耳塞。上述堵头的结构和材质的设计使堵头更加贴近于人体手指，确保堵头与葫芦丝的音孔无缝衔接，贴得严实不会漏气，提高了本机械手系统的稳定性。

在上述的一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统中，所述机械手的外端部固定有“u”字型的支撑板，所述支撑板上设有用于固定线圈的卡槽，所述磁铁与线圈平行设置。

在上述的一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统中，所述连接板的一侧可拆卸固定有限位板，所述线圈位于所述连接板和限位板之间，所述连接板和限位板面向线圈的一侧均固定有磁铁。通过线圈通电后产生的磁力与磁铁相配合驱动机械手转动，可控性更高，控制更为稳定和精细。

在上述的一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统中，所述限位板的下端设有由软性材料制成的限位垫块。限位垫块的设计能够使机械手复位时更加平滑，并且避免机械手复位时产生杂音从而对葫芦丝的吹奏造成影响，有利于提高稳定性。

在上述的一种用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统中，所述葫芦丝的吹嘴通过送气电磁阀连接有气泵，所述控制器与送气电磁阀电连接。上述送气电磁阀相当于人体的舌头，既控制着吐气和换气，又控制着向葫芦丝内吹气的气量和节奏。

本实用新型中，控制器为plc芯片，优选的为三菱px2n-64mr；本控制器的i/o接线图如图4所示；本机械手系统工作时，先根据乐谱对应输入程序到plc控制器中，然后plc控制器控制送气电磁阀吐气或换气，同时控制各个机械手转动使机械手的堵头在葫芦丝的各个音孔上掩压或松开，从而实现自动吹奏葫芦丝；音乐中有两个最重要的量：音高和音长，音高主要指发声的频率，音长则主要是指发声的持续时间，它主要涉及到了一首曲子的节拍快慢，类似于人手掩压，是将一连串的音符组成的乐谱转化为机械手指的掩压动作并吹奏出一首连贯的乐曲，这就要保证吹奏的每一个音符的准确了。

在本次设计中，每一个机械手对应一个音孔，这就保证并模拟完成了人手掩压或松开时的动作，以每个音符的弹奏动作作为一个步骤，则某手指的一次动作即完成一个步骤，那么其转步的主令信息则由plc的计时器来控制，其延时主要取决于具体曲子的演奏速率，这样一来，吹奏的过程就可以简化为对开关量的顺序控制了，选用plc来实现其控制就行。

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：

本机械手系统通过plc控制器控制机械手实现自动掩压，实现人机互动，让初学葫芦丝者能够感受到的吹奏时的气流强度和演奏时的节奏，相当于有个老师手把手教导初学者怎么吹奏葫芦丝，能够让初学者更容易入门并激发初学者的吹奏兴趣；还可以利用气泵和电磁气阀模拟人的吐气和换气，实现自动吹奏。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的机械手拆掉限位板后的结构示意图。

图3是本实用新型的机械手的侧视图。

图4是本实用新型的控制器的i/o接线图。

图5是本实用新型的原理框图。

图中，1、葫芦丝；11、音孔；12、主管；21、安装座；22、滑杆；3、机械手；31、堵头；32、线圈；33、安装部；34、支撑板；341、卡槽；4、连接板；41、磁铁；42、复位弹簧；43、连接块；44、松紧螺丝；45、限位板；46、限位垫块；5、铰接轴；6、控制器；7、气泵；8、送气电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步描述，参见图1—5：

本用于掩压葫芦丝音孔的机械手系统包括葫芦丝1以及与葫芦丝1固连的支架，支架上固定有多个机械手3，机械手3与葫芦丝1主管12上的音孔11一一对应，机械手3通过连接板4与支架固连，机械手3的中部与连接板4通过铰接轴5铰接，机械手3的内端部固定有堵头31，堵头31能够跟随机械手3转动并将对应的音孔11封堵，机械手3的外端设有线圈32，连接板4上设有与线圈32配合驱动机械手3内端部向下转动的磁铁41以及将机械手3内端部向上拉的复位弹簧42，所有机械手3上的线圈32均与控制器6电连接。本机械手3系统通过plc控制器6控制机械手3实现自动掩压，实现人机互动，让初学葫芦丝1者能够感受到的吹奏时的气流强度和演奏时的节奏，相当于有个老师手把手教导初学者怎么吹奏葫芦丝1，能够让初学者更容易入门并激发初学者的吹奏兴趣。

如图1所示，支架包括固定于葫芦丝1主管12前后两端的安装座21以及设于葫芦丝1主管12左右两侧并与葫芦丝1主管12平行的滑杆22，每个连接板4的下端部均固定有连接块43，连接块43的下端套设于对应的滑杆22上并与通过松紧螺丝44调节左右位置和倾角。由于各个葫芦丝1的音孔11位置不尽相同，上述设计先将机械手3与连接板4固定，然后通过连接块43将连接板4固定在滑杆22上，利用松紧螺丝44调节左右位置和倾角，操作便捷的同时，极大的提高了本产品的适用性。

进一步的，机械手3的内端部设有圆筒状的安装部33，堵头31设于安装部33内且堵头31的下端部从安装部33伸出，堵头31的下端部呈半球形；堵头31为pu硅胶降噪耳塞。上述堵头31的结构和材质的设计使堵头31更加贴近于人体手指，确保堵头31与葫芦丝1的音孔11无缝衔接，贴得严实不会漏气，提高了本机械手3系统的稳定性。

如图2和图3所示，机械手3的外端部固定有“u”字型的支撑板34，支撑板34上设有用于固定线圈32的卡槽341，磁铁41与线圈32平行设置；连接板4的一侧可拆卸固定有限位板45，线圈32位于连接板4和限位板45之间，连接板4和限位板45面向线圈32的一侧均固定有磁铁41；限位板45的下端设有由软性材料制成的限位垫块46。通过线圈32通电后产生的磁力与磁铁41相配合驱动机械手3转动，可控性更高，控制更为稳定和精细；限位垫块46的设计能够使机械手3复位时更加平滑，并且避免机械手3复位时产生杂音从而对葫芦丝1的演奏造成影响，有利于提高稳定性。

进一步的，葫芦丝1的吹嘴通过送气电磁阀8连接有气泵7，控制器6与送气电磁阀8电连接。上述送气电磁阀8相当于人体的舌头，既控制着吐气和换气，又控制着向葫芦丝1内吹气的气量和节奏。

本实用新型中，控制器6为plc芯片，优选的为三菱px2n-64mr；本控制器6的i/o接线图如图4所示；本机械手3系统工作时，先根据乐谱对应输入程序到plc控制器6中，然后plc控制器6控制送气电磁阀8吐气或换气，同时控制各个机械手3转动使机械手3的堵头31在葫芦丝1的各个音孔11上掩压或松开，从而实现自动吹奏葫芦丝1；音乐中有两个最重要的量：音高和音长。音高主要指发声的频率，音长则主要是指发声的持续时间，它主要涉及到了一首曲子的节拍快慢，类似于人手掩压，是将一连串的音符组成的乐谱转化为机械手3指的掩压动作并吹奏出一首连贯的乐曲，这就要保证吹奏的每一个音符的准确了。

在本次设计中，每一个机械手3对应一个音孔11，这就保证并模拟完成了人手掩压或松开时的动作，以每个音符的弹奏动作作为一个步骤，则某手指的一次动作即完成一个步骤，那么其转步的主令信息则由plc的计时器来控制，其延时主要取决于具体曲子的演奏速率，这样一来，吹奏的过程就可以简化为对开关量的顺序控制了，选用plc来实现其控制就行。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

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