本实用新型涉及人工智能技术领域，具体涉及一种竹笛演奏机器人。
背景技术：
机器人能够替代人类从事重复的体力劳动，或是那些危险、超出人类极限的工作，已经被普遍应用于工业制造、医疗、国防、应急救援、家庭服务中。近年来，伴随科技与艺术的交叉融合，以及人们对文化消费的增长，表演机器人方兴未艾，出现了诸如舞蹈机器人、无人机编队表演、机器人乐队等形态的机器人。
目前，已知一些吹奏乐器表演的机器人，主要演奏小号、长笛、苏格兰风笛等西洋乐器，艺术风格为西方金属风，但还没有一类机器人能够吹奏竹笛这类中国民族乐器，也没有一类机器人按照中国艺术元素进行设计。这是因为现有的吹奏类的机器人仅提供吹气和配合指法按压的能力，只能演奏西洋乐器，并不具备气流精密调节控制、智能识谱和执行，以及复杂、丰富的肢体动作表现能力，仅靠现有技术，无法吹奏竹笛这类中国民族乐器。
这是因为，相比西洋乐器，竹笛这类中国民族乐器的演奏具有很多的技巧，如单吐、双吐、花舌等。为了在演奏中更有表现力，竹笛演奏机器人的肢体必须具有丰富的运动自由度，能够模仿人类组合运动出复杂的动作。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种竹笛演奏机器人，以解决现有技术中演奏机器人的动作十分单调，不具备复杂肢体动作表现的问题。
为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种竹笛演奏机器人，包括：
智能学习系统，用于读取待演奏的电子乐谱，生成竹笛演奏的控制指令；
运动控制系统，用于根据所述控制指令，生成底层控制电平信号；
结构执行系统，包括具有多个运动自由度的执行机构，用于根据所述底层控制电平信号，执行相应的演奏和舞蹈动作。
优选地，所述结构执行系统，还包括：
气流精细调节子系统，用于为竹笛演奏提供精准的气量调节和控制。
优选地，所述运动控制系统，包括：
处理器，用于根据智能学习系统生成的控制指令，生成各执行机构所需要的电平信号，以驱动各执行机构执行相应的演奏动作；
串口控制模块，与所述处理器相连，用于处理器与智能学习系统之间的数据通信；
舵机控制板，与所述处理器相连，用于控制所述执行机构的舵机运动；
步进电机驱动器，与所述处理器相连，用于为所述执行机构的步进电机提供驱动信号；
电压跟随器，与所述处理器相连，用于驱动气流精细调节子系统的比例阀对流经的气流提供气流量和压强的模拟精细调节；
继电器，与所述处理器相连，用于控制气流精细调节子系统电磁阀的启闭。
优选地，所述结构执行系统，包括：
头部执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行头部旋转、侧摆和俯仰三个自由度的机械动作；
腰部和躯干执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行腰部和躯干旋转、侧摆和俯仰三个自由度的机械动作；
上肢执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行手臂抬起或放下一个自由度，及六根手指按压竹笛笛孔六个自由度的机械动作；
下肢执行机构，用于支撑所述头部执行机构、腰部和躯干执行机构、及上肢执行机构，无主动自由度。
优选地，所述头部执行机构，包括：头部，脖子及肩膀，其中，
所述头部包括面部及后脑勺，所述头部通过舵机座安装在用于提供旋转动力的第一头部舵机上，所述第一头部舵机通过一舵机托台安装在所述脖子上；
所述舵机托台下设置有双向轴承，所述脖子安装在所述肩膀上，用于支持所述双向轴承；所述肩膀上设有第二头部舵机，通过一鱼眼轴承与所述双向轴承相连，用于为所述头部提供侧摆动力；
所述肩膀上还设有第三头部舵机，通过一蜗杆和蜗块与所述双向轴承相连，用于为所述头部提供俯仰动力；脖子上安装有与所述第三头部舵机固连的舵机座，所述舵机座与脖子可发生相对转动；舵机座与蜗杆固连，蜗块一方面沿蜗杆做直线运动，一方面与所述双向轴承发生相对转动。
优选地，所述腰部和躯干执行机构，包括：腰部，及连接腰部和肩膀的躯干，其中，
所述躯干和腰部固定在一腰部齿轮圆盘上，所述腰部齿轮圆盘设置在一大齿轮上，所述大齿轮与一小齿轮啮合，所述大齿轮与小齿轮设置在一齿轮箱内，所述小齿轮通过一舵机座设置在第一腰部舵机的输出轴上；所述第一腰部舵机用于为所述腰部和躯干提供旋转动力；
所述腰部包括前腰部支撑件和后腰部支撑件，所述前腰部支撑件和后腰部支撑件上方对应设置有前蜗块托台和后蜗块托台，前腰部支撑件与前蜗块托台之间设有气压弹簧，后腰部支撑件与后蜗块托台之间也设有气压弹簧；
所述腰部内设有第二腰部舵机，所述第二腰部舵机的输出轴上设有第一蜗杆，所述第一蜗杆上设有第一蜗块，所述第一蜗块能够将第一蜗杆的转动转换为直线运动；所述前蜗块托台和后蜗块托台用于分别在机器人身体前侧和后侧支撑第一蜗块在其上转动；所述第二腰部舵机用于为躯干和腰部提供侧摆动力；
所述躯干内设有脊柱，所述脊柱的顶端与所述肩膀固定连接，所述脊柱的底端通过一转动副与所述后蜗块托台相连，能够相对所述后蜗块托台转动；所述后蜗块托台上还设有舵机座，所述舵机座通过另一转动副与所述后蜗块托台相连；所述舵机座上设有第三腰部舵机，所述第三腰部舵机的输出轴上设有第二蜗杆，所述第二蜗杆上设有第二蜗块，所述第二蜗块能够将第二蜗杆的转动转换为直线运动，所述第三腰部舵机用于为所述躯干和腰部提供俯仰动力。
优选地，所述上肢执行机构，包括：左手臂、右手臂、左手、右手，其中，
所述左手臂，包括左大臂和左小臂，所述左大臂的顶端通过一万向轴承连接在肩膀的左端，末端通过一转动副连接在左小臂上的顶端，左小臂的末端通过另一万向轴承与左手相连；所述左手安装在用于支撑竹笛的笛子托上，所述笛子托安装在一条从脊柱伸出的悬臂上；
所述右手臂，包括右大臂和右小臂，所述右大臂的顶端通过一万向轴承连接在肩膀的右端，末端通过一转动副连接在右小臂上的顶端，右小臂的末端通过另一万向轴承与右手相连；所述右手安装在笛子托上；
所述脊柱的中部安装有步进电机和减速机，所述悬臂设置在所述减速机的输出轴上；所述步进电机旋转，将笛子托连同左手和右手抬起或放下，双臂连带发生抬起或放下的运动。
优选地，所述左手和右手结构相同，皆包括三根手指；
每根手指皆包括：指根、指尖，及将指尖与一气缸相连的指尖关节，所述气缸通过往复直线运动，推动或拉回指尖实现按压；所述气缸和指尖分别通过各自的转动副安装在指根上。
优选地，所述下肢执行机构，包括：
安装在腰部下方的十字形腿，及安装在十字形腿末端的十字足；
所述十字形腿外围包裹有装饰用甲片；
所述装饰用甲片通过合页安装在所述十字形腿的顶面上。
优选地，所述气流精细调节子系统，包括：
气泵，通过继电器与所述处理器相连，用于提供气源；
减压阀，通过气管与所述气泵相连，用于将气泵泵入的气流降压至预设压强值；
比例阀，通过气管与所述减压阀相连，用于对流经的气流做气流量和压强的模拟精细调节；
电磁阀，通过气管与所述比例阀相连，用于控制经过比例阀精细调节后的气流是否通入竹笛内。
本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
由于结构执行系统包括具有多个运动自由度的执行机构，各执行机构能够根据运动控制系统生成的底层控制电平信号，执行相应的演奏动作，使得机器人在演奏过程中更有表现力，能够模仿人类组合运动出复杂的动作，解决了现有技术中演奏机器人的动作十分单调，不具备复杂肢体动作表现的问题。
进一步地，由于结构执行系统，还包括气流精细调节子系统，能够为竹笛演奏提供精准的气量调节和控制，使得竹笛演奏的音色和音准更佳，能够实现多种需要配合气流控制的技巧演奏。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一实施例提供的一种竹笛演奏机器人的系统功能架构图；
图2为本实用新型一实施例提供的一种竹笛演奏机器人的运动控制系统的电路原理图；
图3为本实用新型一实施例提供的一种竹笛演奏机器人的左视图；
图4为本实用新型一实施例提供的一种竹笛演奏机器人的主视图；
图5为本实用新型一实施例提供的一种竹笛演奏机器人的俯视图；
图6为本实用新型一实施例提供的头部执行机构的整体结构图；
图7为本实用新型一实施例提供的头部旋转自由度的机械结构；
图8为本实用新型一实施例提供的头部侧摆自由度的机械结构；
图9为本实用新型一实施例提供的头部执行机构处于俯仰自由度时的前视图和后视图的对比示意图；
图10为本实用新型一实施例提供的腰部和躯干执行机构的整体结构图；
图11为本实用新型一实施例提供的腰部和躯干执行机构处于旋转自由度时，前视图、左视图、俯视图的对比示意图；
图12为本实用新型一实施例提供的腰部和躯干执行机构处于侧摆自由度时，前视图、右视图的对比示意图；
图13为本实用新型一实施例提供的腰部和躯干执行机构处于俯仰自由度时，前视图和左视图的对比示意图；
图14为本实用新型一实施例提供的上肢执行机构的整体结构图；
图15为本实用新型一实施例提供的竹笛演奏机器人的手臂的结构示意图；
图16为本实用新型一实施例提供的竹笛演奏机器人的手指的结构示意图；
图17为本实用新型一实施例提供的下肢执行机构的整体结构图；
图18为本实用新型一实施例提供的气流精细调节子系统的电路原理图；
图19为本实用新型一实施例提供的一种竹笛演奏机器人的智能学习系统的工作流程图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1，本实用新型一实施例提供的一种竹笛演奏机器人，包括：
智能学习系统1，用于读取待演奏的电子乐谱，生成竹笛演奏的控制指令；
运动控制系统2，用于根据所述控制指令，生成底层控制电平信号；
结构执行系统3，包括具有多个运动自由度的执行机构，用于根据所述底层控制电平信号，执行相应的演奏和舞蹈动作。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，由于结构执行系统包括具有多个运动自由度的执行机构，各执行机构能够根据运动控制系统生成的底层控制电平信号，执行相应的演奏动作，使得机器人在演奏过程中更有表现力，能够模仿人类组合运动出复杂的动作，解决了现有技术中演奏机器人的动作十分单调，不具备复杂肢体动作表现的问题。
优选地，所述结构执行系统3，还包括：
气流精细调节子系统31，用于为竹笛演奏提供精准的气量调节和控制。
参见图2，优选地，所述运动控制系统2，包括：
处理器，用于根据智能学习系统生成的控制指令，生成各执行机构所需要的电平信号，以驱动各执行机构执行相应的演奏动作；
串口控制模块22，与所述处理器相连，用于处理器与智能学习系统之间的数据通信；
舵机控制板23，与所述处理器相连，用于控制所述执行机构的舵机运动；
步进电机驱动器24，与所述处理器相连，用于为所述执行机构的步进电机提供驱动信号；
电压跟随器25，与所述处理器相连，用于驱动气流精细调节子系统的比例阀对流经的气流提供气流量和压强的模拟精细调节；
继电器26，与所述处理器相连，用于控制气流精细调节子系统电磁阀的启闭。
需要说明的是，所述处理器优选为单片机21。
在具体实践中，处理器也可以采用plc控制器、dsp芯片、fpga等元器件。
可以理解的是，运动控制系统2主要用于接收智能学习系统生成的控制指令，由控制电路生成各执行机构所需要的电平信号，驱动各执行机构工作。
处理器主要工作如下：
1)分配控制地址：在处理器内，用软件编程的方法，为各输出控制信号分配输入输出寄存器地址；
2)解析控制指令：处理器软件解析智能学习系统输入的控制指令，得到各输入输出寄存器地址的逻辑和数值时间序列；
3)生成控制电信号：处理器根据各输入输出地址的信号时间序列，在相应管脚生成5v开关电平、pwm波和模拟信号，通过继电器或电压跟随器进一步放大成驱动各执行机构所需的控制电信号。
参见图3、图4、图5，优选地，所述结构执行系统3，包括：
头部执行机构32，用于在所述运动控制系统的控制下，执行头部旋转、侧摆和俯仰三个自由度的机械动作；
腰部和躯干执行机构33，用于在所述运动控制系统的控制下，执行腰部和躯干旋转、侧摆和俯仰三个自由度的机械动作；
上肢执行机构34，用于在所述运动控制系统的控制下，执行手臂抬起或放下一个自由度，及六根手指按压竹笛笛孔六个自由度的机械动作；
下肢执行机构35，用于支撑所述头部执行机构、腰部和躯干执行机构、及上肢执行机构，无主动自由度。
在具体实践中，所述头部执行机构32可采用树脂材料3d打印而成；所述腰部和躯干执行机构33可采用尼龙材料3d打印而成；所述上肢执行机构34可采用树脂材料3d打印和铝合金加工结合制作；所述下肢执行机构35可均采用硬木雕刻制作。
参见图6，优选地，所述头部执行机构32，包括：头部321，脖子322及肩膀323，其中，
参见图7，所述头部321包括面部及后脑勺3211，所述头部321通过舵机座324安装在用于提供旋转动力的第一头部舵机325上，所述第一头部舵机325通过一舵机托台326安装在所述脖子322上；
参见图8，所述舵机托台326下设置有双向轴承327，所述脖子322安装在所述肩膀323上，用于支持所述双向轴承327；所述肩膀323上设有第二头部舵机328，通过一鱼眼轴承329与所述双向轴承327相连，用于为所述头部321提供侧摆动力；
参见图9，所述肩膀323上还设有第三头部舵机332，通过一蜗杆330和蜗块331与所述双向轴承327相连，用于为所述头部321提供俯仰动力；脖子322上安装有与所述第三头部舵机332固连的舵机座333，所述舵机座333与脖子322可发生相对转动；舵机座333与蜗杆330固连，蜗块331一方面沿蜗杆330做直线运动，一方面与所述双向轴承327发生相对转动。
可以理解的是，图7显示的是头部旋转自由度的机械结构，图7中是将机器人头部直接安装在第一头部舵机上，由第一头部舵机的旋转直接驱动头部的旋转。
图8显示的是头部侧摆自由度的机械结构，图8是将第二头部舵机安装在机器人的肩部，第二头部舵机通过鱼眼轴承连接到头部，由第二头部舵机旋转提供动力，经鱼眼轴承运动进行传动。
可以理解的是，图8中双向轴承与舵机托台固连在一起，本身具有两个转动自由度，可以使得头部在脖子上绕两个轴转动(上下转动及左右转动)；鱼眼轴承，能够将舵机的动力传动至双向轴承。
图9显示的是头部俯仰自由度的机械结构，图9是将第三头部舵机安装在机器人的肩部，第三头部舵机通过蜗杆和蜗块与双向轴承相连，用于为头部提供俯仰动力。由第三头部舵机旋转提供动力，蜗块沿蜗杆向上做直线运动，实现机器人抬头，蜗块沿蜗杆向下做直线运动，实现机器人抬头。
参见图10，优选地，所述腰部和躯干执行机构33，包括：腰部3301，及连接腰部3301和肩膀323的躯干3302，其中，
参见图11，所述躯干3302和腰部3301固定在一腰部齿轮圆盘3303上，所述腰部齿轮圆盘3303设置在一大齿轮3304上，所述大齿轮3304与一小齿轮3305啮合，所述大齿轮3304与小齿轮3305设置在一齿轮箱3306内，所述小齿轮3305通过一舵机座3307设置在第一腰部舵机3308的输出轴上；所述第一腰部舵机3308用于为所述腰部3301和躯干3302提供旋转动力；
参见图12，所述腰部3301包括前腰部支撑件3309和后腰部支撑件3310，所述前腰部支撑件3309和后腰部支撑件3310上方对应设置有前蜗块托台3311和后蜗块托台3312，前腰部支撑件3309与前蜗块托台3311之间设有气压弹簧3313，后腰部支撑件3310与后蜗块托台3312之间也设有气压弹簧3313；
所述腰部3301内设有第二腰部舵机3314，所述第二腰部舵机3314的输出轴上设有第一蜗杆3315，所述第一蜗杆3315上设有第一蜗块3316，所述第一蜗块3316能够将第一蜗杆3315的转动转换为直线运动；所述前蜗块托台3311和后蜗块托台3312用于分别在机器人身体前侧和后侧支撑第一蜗块3316在其上转动；所述第二腰部舵机3314用于为躯干和腰部提供侧摆动力；
参见图13，所述躯干3302内设有脊柱3317，所述脊柱3317的顶端与所述肩膀323固定连接，所述脊柱3317的底端通过一转动副与所述后蜗块托台3312相连，能够相对所述后蜗块托台3312转动；所述后蜗块托台3312上还设有舵机座3318，所述舵机座3318通过另一转动副与所述后蜗块托台3312相连；所述舵机座3318上设有第三腰部舵机3319，所述第三腰部舵机3319的输出轴上设有第二蜗杆3320，所述第二蜗杆3320上设有第二蜗块3321，所述第二蜗块3321能够将第二蜗杆3320的转动转换为直线运动，所述第三腰部舵机3319用于为所述躯干和腰部提供俯仰动力。
可以理解的是，图11显示的是腰部及躯干旋转自由度的机械结构，图11是将机器人躯干和腰部其余部分连接在一个大齿轮上，使用第一腰部舵机旋转驱动小齿轮，小齿轮通过啮合传动带动大齿轮及与其固连的躯干运动，从而实现旋转。
图12显示的是腰部及躯干侧摆自由度的机械结构，图12中，第二腰部舵机与蜗杆固连，通过蜗杆转动使得其上的蜗块平移，推动腰部一侧上升或下降，实现腰部侧摆。
图13显示的是腰部及躯干俯仰自由度的机械结构，图13中，第三腰部舵机与蜗杆固连，通过蜗杆转动使得其上的蜗块平移，推动脊柱背部上升或下降，实现腰部俯仰运动。
参见图14，优选地，所述上肢执行机构34，包括：左手臂、右手臂、左手、右手，其中，
参见图15，所述左手臂，包括左大臂3401和左小臂3402，所述左大臂3401的顶端通过一万向轴承连接在肩膀323的左端，末端通过一转动副连接在左小臂3402上的顶端，左小臂3402的末端通过另一万向轴承与左手3403相连；所述左手3403安装在用于支撑竹笛的笛子托3404上，所述笛子托3404安装在一条从脊柱3317伸出的悬臂3405上；
所述右手臂，包括右大臂3406和右小臂3407，所述右大臂3406的顶端通过一万向轴承连接在肩膀323的右端，末端通过一转动副连接在右小臂3407上的顶端，右小臂3407的末端通过另一万向轴承与右手3408相连；所述右手3408安装在笛子托3404上；
所述脊柱3317的中部安装有步进电机和减速机3409，所述悬臂3405设置在所述减速机3409的输出轴上；所述步进电机旋转，将笛子托3404连同左手3403和右手3408抬起或放下，双臂连带发生抬起或放下的运动。
参见图15可知，机器人的双手安装在笛子托上，笛子托安装在一条从脊柱伸出的悬臂上。通过脊柱上的步进电机旋转，将笛子托连同双手抬起或放下，双臂连带发生抬起或放下的运动。
参见图16，优选地，所述左手3403和右手3408结构相同，皆包括三根手指；
每根手指皆包括：指根3410、指尖3411，及将指尖3411与一气缸3413相连的指尖关节3412，所述气缸3413通过往复直线运动，推动或拉回指尖3411实现按压；所述气缸3413和指尖3411分别通过各自的转动副安装在指根3410上。
参见图16可知，左手和右手的手指1～6依次安装在笛子托上，由各手指气缸推动指尖按压笛子孔。每个指尖通过一个转动副安装在指根上，一端与气缸连接，由气缸推动或拉回，从而实现按压笛子孔。
参见图17，优选地，所述下肢执行机构35，包括：
安装在腰部下方的十字形腿3501，及安装在十字形腿3501末端的十字足3502；
所述十字形腿3501外围包裹有装饰用甲片3503；
所述装饰用甲片3503通过合页安装在所述十字形腿3501的顶面上。
优选地，所述装饰用甲片为3片，均匀包裹在十字形腿外围，装饰用甲片通过合页安装在腿的顶面上，能够活动；其余结构均不会运动。
参见图18，优选地，所述气流精细调节子系统31，包括：
气泵3101，通过继电器与所述处理器相连，用于提供气源；
减压阀3102，通过气管与所述气泵相连，用于将气泵泵入的气流降压至预设压强值；
比例阀3103，通过气管与所述减压阀相连，用于对流经的气流做气流量和压强的模拟精细调节；
电磁阀3104，通过气管与所述比例阀相连，用于控制经过比例阀精细调节后的气流是否通入竹笛内。
可以理解的是，图18中，由处理器生成气源的开关控制信号，比例阀的模拟控制信号，以及电磁阀的通断控制信号。
可以理解的是，由于结构执行系统，还包括气流精细调节子系统，能够为竹笛演奏提供精准的气量调节和控制，使得竹笛演奏的音色和音准更佳，能够实现多种需要配合气流控制的技巧演奏。
最后，需要说明的是，本申请中的智能学习系统，用于读取待演奏的电子乐谱，生成竹笛演奏的控制指令。智能学习系统的主要作用是，智能地“读懂”电子乐谱，生成竹笛机器人吹奏的控制代码，并学习人类演奏家的吹奏技术，优化并最终输出吹奏控制代码。参见图19，所述智能学习系统的工作流程如下：
1、查表：通过查找标准的电子乐谱音符表，从电子乐谱中提取乐谱的音符编码及其对应的时间长度。
2、填表：将提取的乐谱音符编码及其对应的时间长度，映射为乐曲数组。映射规则和含义如表一所示。
表一
3、查模板：
查找程序模板，具体含义为：
1)delay(time00)
对于步骤2生成的数组内容(0,0,time00)，延迟time00毫秒，期间不进行吹奏。
2)notectrl(range,note,time)
对于步骤2生成的数组内容(音阶，唱名，时间)，当音阶不为0时，则填写该函数，range＝音阶，note＝唱名，time＝时间(ms)，用于控制竹笛演奏机器人手指做出相应的指法，同时提供相应的气体流量和压强。
4、填程序：按照程序模板，将步骤2生成的乐曲数组填入控制程序代码段中，生成控制程序代码。
5、对照专家经验：通过学习人类演奏家的吹奏技巧和经验知识，将专家知识抽象为控制函数和参数。如对于乐曲开头的吐音，可以减少函数delay的时间，将减少的时间分配给“吐音”控制函数nomagnotectrl(range,note,time)，使得指法、压强和气量提前调节到位，等到需要吹奏音符时打开阀门通气，形成“吐”的控制效果。
6、改写代码：根据参数化专家经验，改写和优化控制代码，生成最终的机器人吹奏竹笛优化控制程序。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
1.一种竹笛演奏机器人，其特征在于，包括：
智能学习系统，用于读取待演奏的电子乐谱，生成竹笛演奏的控制指令；
运动控制系统，用于根据所述控制指令，生成底层控制电平信号；
结构执行系统，包括具有多个运动自由度的执行机构，用于根据所述底层控制电平信号，执行相应的演奏和舞蹈动作。
2.根据权利要求1所述的竹笛演奏机器人，其特征在于，所述结构执行系统，还包括：
气流精细调节子系统，用于为竹笛演奏提供精准的气量调节和控制。
3.根据权利要求2所述的竹笛演奏机器人，其特征在于，所述运动控制系统，包括：
处理器，用于根据智能学习系统生成的控制指令，生成各执行机构所需要的电平信号，以驱动各执行机构执行相应的演奏动作；
串口控制模块，与所述处理器相连，用于处理器与智能学习系统之间的数据通信；
舵机控制板，与所述处理器相连，用于控制所述执行机构的舵机运动；
步进电机驱动器，与所述处理器相连，用于为所述执行机构的步进电机提供驱动信号；
电压跟随器，与所述处理器相连，用于驱动气流精细调节子系统的比例阀对流经的气流提供气流量和压强的模拟精细调节；
继电器，与所述处理器相连，用于控制气流精细调节子系统电磁阀的启闭。
4.根据权利要求1所述的竹笛演奏机器人，其特征在于，所述结构执行系统，包括：
头部执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行头部旋转、侧摆和俯仰三个自由度的机械动作；
腰部和躯干执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行腰部和躯干旋转、侧摆和俯仰三个自由度的机械动作；
上肢执行机构，用于在所述运动控制系统的控制下，执行手臂抬起或放下一个自由度，及六根手指按压竹笛笛孔六个自由度的机械动作；
下肢执行机构，用于支撑所述头部执行机构、腰部和躯干执行机构、及上肢执行机构，无主动自由度。
5.根据权利要求4所述的竹笛演奏机器人，其特征在于，所述头部执行机构，包括：头部，脖子及肩膀，其中，
所述头部包括面部及后脑勺，所述头部通过舵机座安装在用于提供旋转动力的第一头部舵机上，所述第一头部舵机通过一舵机托台安装在所述脖子上；
所述舵机托台下设置有双向轴承，所述脖子安装在所述肩膀上，用于支持所述双向轴承；所述肩膀上设有第二头部舵机，通过一鱼眼轴承与所述双向轴承相连，用于为所述头部提供侧摆动力；
所述肩膀上还设有第三头部舵机，通过一蜗杆和蜗块与所述双向轴承相连，用于为所述头部提供俯仰动力；脖子上安装有与所述第三头部舵机固连的舵机座，所述舵机座与脖子可发生相对转动；舵机座与蜗杆固连，蜗块一方面沿蜗杆做直线运动，一方面与所述双向轴承发生相对转动。
6.根据权利要求5所述的竹笛演奏机器人，其特征在于，所述腰部和躯干执行机构，包括：腰部，及连接腰部和肩膀的躯干，其中，
所述躯干和腰部固定在一腰部齿轮圆盘上，所述腰部齿轮圆盘设置在一大齿轮上，所述大齿轮与一小齿轮啮合，所述大齿轮与小齿轮设置在一齿轮箱内，所述小齿轮通过一舵机座设置在第一腰部舵机的输出轴上；所述第一腰部舵机用于为所述腰部和躯干提供旋转动力；
所述腰部包括前腰部支撑件和后腰部支撑件，所述前腰部支撑件和后腰部支撑件上方对应设置有前蜗块托台和后蜗块托台，前腰部支撑件与前蜗块托台之间设有气压弹簧，后腰部支撑件与后蜗块托台之间也设有气压弹簧；
所述腰部内设有第二腰部舵机，所述第二腰部舵机的输出轴上设有第一蜗杆，所述第一蜗杆上设有第一蜗块，所述第一蜗块能够将第一蜗杆的转动转换为直线运动；所述前蜗块托台和后蜗块托台用于分别在机器人身体前侧和后侧支撑第一蜗块在其上转动；所述第二腰部舵机用于为躯干和腰部提供侧摆动力；
所述躯干内设有脊柱，所述脊柱的顶端与所述肩膀固定连接，所述脊柱的底端通过一转动副与所述后蜗块托台相连，能够相对所述后蜗块托台转动；所述后蜗块托台上还设有舵机座，所述舵机座通过另一转动副与所述后蜗块托台相连；所述舵机座上设有第三腰部舵机，所述第三腰部舵机的输出轴上设有第二蜗杆，所述第二蜗杆上设有第二蜗块，所述第二蜗块能够将第二蜗杆的转动转换为直线运动，所述第三腰部舵机用于为所述躯干和腰部提供俯仰动力。
7.根据权利要求6所述的竹笛演奏机器人，其特征在于，所述上肢执行机构，包括：左手臂、右手臂、左手、右手，其中，
所述左手臂，包括左大臂和左小臂，所述左大臂的顶端通过一万向轴承连接在肩膀的左端，末端通过一转动副连接在左小臂上的顶端，左小臂的末端通过另一万向轴承与左手相连；所述左手安装在用于支撑竹笛的笛子托上，所述笛子托安装在一条从脊柱伸出的悬臂上；
所述右手臂，包括右大臂和右小臂，所述右大臂的顶端通过一万向轴承连接在肩膀的右端，末端通过一转动副连接在右小臂上的顶端，右小臂的末端通过另一万向轴承与右手相连；所述右手安装在笛子托上；
所述脊柱的中部安装有步进电机和减速机，所述悬臂设置在所述减速机的输出轴上；所述步进电机旋转，将笛子托连同左手和右手抬起或放下，双臂连带发生抬起或放下的运动。
8.根据权利要求7所述的竹笛演奏机器人，其特征在于，
所述左手和右手结构相同，皆包括三根手指；
每根手指皆包括：指根、指尖，及将指尖与一气缸相连的指尖关节，所述气缸通过往复直线运动，推动或拉回指尖实现按压；所述气缸和指尖分别通过各自的转动副安装在指根上。
9.根据权利要求6所述的竹笛演奏机器人，其特征在于，所述下肢执行机构，包括：
安装在腰部下方的十字形腿，及安装在十字形腿末端的十字足；
所述十字形腿外围包裹有装饰用甲片；
所述装饰用甲片通过合页安装在所述十字形腿的顶面上。
10.根据权利要求3所述的竹笛演奏机器人，其特征在于，所述气流精细调节子系统，包括：
气泵，通过继电器与所述处理器相连，用于提供气源；
减压阀，通过气管与所述气泵相连，用于将气泵泵入的气流降压至预设压强值；
比例阀，通过气管与所述减压阀相连，用于对流经的气流做气流量和压强的模拟精细调节；
电磁阀，通过气管与所述比例阀相连，用于控制经过比例阀精细调节后的气流是否通入竹笛内。
技术总结