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3.2.1 Arduino Duemilanove 11
3.2.2 Arduino Nano 11
3.2.3 Arduino mini 11
3.2.4 Arduino BT 12
3.2.5 LilyPad Arduino 12
3.2.6 Arduino Pro和Arduino Pro Mini 12
3.2.7 Arduino Mega2560 13
3.3功放模块介绍 14
3.4 DRI0027舵机驱动模块介绍 16
3.5 音频编码解码模块 18
3.5.1硬件复位 18
3.5.2软件复位 18
3.5.3 SPI引导 18
3.5.4播放/解码 18
3.6供电电源设计 19
3.7 仿真模型的建立 20
3.8本章小结 22
4音乐机器人软件设计 23
4.1程序流程 23
4.2初始化程序 23
4.3 VS1003操作 24
4.4步进电机控制程序 25
4.5 上位机设计 26
4.6本章小结 28
5 总结与展望 29
5.1 总结 29
5.2展望 29
致 谢 31
参考文献 32
1绪论
1.1研究的目的和意义
随着科学技术的不断发展，例如电子信息技术、自动化技术、微控制系统信息处理技术等的发展，机器人的研究和应用已经迈向了更高更深的领域。为工业服务是机器人研究的最初目的，经过不断发展，现已不再局限于工业中，开始逐渐渗透到了人类生活的各个方面，因而逐渐诞生了音乐、服务、探险等等不同种类、不同功能的机器人。
音乐机器人由于富有表现力，易于互动等特点，赢得了更广泛的大众的喜爱。音乐机器人主要分为非人和拟人两种形态类别。首先，非人形态的音乐机器人将提供“良好的交互体验”放在首位，以让使用者能够收获快乐为目的而设计。但是这种类型的机器人，大多只具有音乐播放单元，却少有音乐演奏单元。对比而言，拟人形态的机器人将重点放在了模仿人类形态的逼真度上，从而使得机器人的演奏更具流畅性、更加自然。顾名思义，拟人形态的机器人外表形态与人类相似，通过程序指令来驱动机器人的关节，使它进行一定角度的转动，从而达到控制音乐演奏的效果，通过Arduino Mega 2560来改变舵机的角度、电机的转动以实现对机器人关节的控制[1]。
从具体分类上讲，音乐机器人分为弦乐、键盘和打击乐器等不同形式。由于弦乐的演奏需要通过压弦与拨弦来实现，而这种设计对于机器人来说是非常困难的，以至于弦乐机器人发展比较受局限。键盘类演奏机器人与弦乐演奏机器人形成了鲜明的对比，发展得比较完善，技术上比较成熟，受到研究人员的青睐。对比键盘类演奏机器人而言，打击乐器类演奏音乐机器人自由灵敏，呈现效果比较好，通常由多个电机与舵机来控制。而这种形式的音乐演奏机器人也是较为成熟的一个发展方向。
综上所述，本文准备设计一款拟人形态的、打击琴类的音乐演奏机器人，该款机器人通过模仿人类的不同动作，打击对应音律的琴键来实现音乐演奏。
本文通过基于Arduino Mega 2560控制平台搭建一套音乐机器人系统，来实现移动互联设备的远程控制，并自主播放音乐，同时可以通过操纵臂对不同的乐器进行演奏，实现音乐的演奏功能。
1.2国内外研究现状
1.3本文主要研究内容
本课题拟开发一种可播放音乐并可以进行钢琴演奏的机器人系统，根据音乐器人单体构形要实现的功能，进行对音乐机器人的构形综合与结构设计、运动学分析、控制系统设计及原理样机研制，具体研究内容和步骤如下: