小發(fā)明、小創(chuàng)造作品申報(bào)書(shū)

項(xiàng)目名稱:可穿戴智能音樂(lè)手套申請(qǐng)人:莊秋彬在讀單位:電子科技大學(xué)電

話請(qǐng)日期：20140904

四川省科技創(chuàng)新苗子工程項(xiàng)目管理辦公室二○一三年制

填報(bào)說(shuō)明填寫(xiě)申請(qǐng)書(shū)前，請(qǐng)先查閱《四川省科技創(chuàng)新苗子工程實(shí)施暫行辦法》和《四川省科技創(chuàng)新苗子工程指南》。申請(qǐng)書(shū)各項(xiàng)內(nèi)容須實(shí)事求是，表達(dá)明確。外來(lái)語(yǔ)要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)的縮寫(xiě)詞，須注明全稱。申請(qǐng)書(shū)在A4紙上用5號(hào)宋體打印，上邊距30mm，下邊距20mm，左邊距25mm，右邊距20mm，統(tǒng)一標(biāo)明頁(yè)碼，從網(wǎng)上將文件電子版提交給四川省科技創(chuàng)新苗子工程辦公室，用于初選。經(jīng)初選合格后由在讀單位審核簽署意見(jiàn)并加蓋公章，報(bào)送四川省科技創(chuàng)新苗子工程辦公室一式三份。如內(nèi)容填寫(xiě)不下，請(qǐng)另加附頁(yè)。如有其他反映申請(qǐng)人情況的材料可以用附件形式同時(shí)呈報(bào)。附件材料版面應(yīng)與申請(qǐng)書(shū)相同。申請(qǐng)書(shū)格式可登陸.tccxfw。填好的申請(qǐng)書(shū)從網(wǎng)上提交。

項(xiàng)目名稱一種可穿戴智能音樂(lè)手套項(xiàng)目類別小發(fā)明項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姓

名莊秋彬性別男年齡21在讀單位電子科技大學(xué)在讀身份本科專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化通信地址四川省成都市高新西區(qū)西源大道電子科技大學(xué)本科22#310郵政編碼611731聯(lián)系電子郵箱1102281971@qq指導(dǎo)老師姓

名王科盛性別男職務(wù)教師聯(lián)系電業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與理論職稱副教授學(xué)術(shù)成果及獲獎(jiǎng)情況2007至今作為比勒陀利亞大學(xué)，沙索實(shí)驗(yàn)室研究人員，配合南非最大的發(fā)電廠ESKOM，研究發(fā)電機(jī)定子尾部纏繞部分振動(dòng)監(jiān)測(cè)信號(hào)處理工作。2008年至今與導(dǎo)師一起申請(qǐng)成功南非國(guó)家研究基金項(xiàng)目比勒陀利亞大學(xué)機(jī)械工程系與清華大學(xué)機(jī)械工程系合作轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)子振動(dòng)檢測(cè)方法研究擔(dān)任主要研究人員。發(fā)表論文:1)Wang,K.S.&Heyns,P.S.(2008),InspectingFFTorderponentsthroughthejointuseifputedordertrackingandVoldKalmanfilterordertracking.21stIntentionalCongressandExhibition.ConditionMonitoringandDiagnosticManagement(adem)2008,Prague,June2008.2)Wang,K.S.&Heyns,P.S.(2009),VoldKalmanfilterordertrackinginvibrationmonitoringofelectricalmachines.JournalofVibrationandControl.15(9),pp13251347.3)Wang,K.S.&Heyns,P.S.(2009),Apracticalvibrationsignalprocessingtechniqueforrotatingmechanismconditionmonitoring(IVKOT).InternationalAerospaceSymposiumofSouthAfrica,Nov.2009.4)Wang,K.S.&Heyns,P.S.(2010),Applicationofputedordertracking,VoldKalmanfilteringandEMDinrotatingmachinevibration,MechanicalSystemsandSignalProcessing,accepted.Availableonline:/10.1016/j.ymssp.2010.09.0035)Wang,K.S.&Heyns,P.S.（2010），ThebineduseofordertrackingtechniquesforenhancedFourieranalysisoforderponents.MechanicalSystemsandSignalprocessing,accepted.6)Wang,K.S.&Heyns,P.S.Anempiricalresamplingmethodonintrinsicmodefunctiontodealwithspeedvariationinmachinefaultdiagnostics.ReliabilityEngineeringandSystemSafety.Underreview.小組成員姓名性別專業(yè)及學(xué)歷分工莊秋彬男電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院（學(xué)士）可穿戴音樂(lè)手套軟件開(kāi)發(fā)李總?cè)A男電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院（學(xué)士）手機(jī)APP軟件開(kāi)發(fā)陳東男電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院（學(xué)士）硬件電路的設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試?yán)盍张娮涌萍即髮W(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院（學(xué)士）可穿戴手套的外觀設(shè)計(jì)；論文專利、結(jié)題報(bào)告的撰寫(xiě)劉述亮男電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院（碩士）手指姿態(tài)識(shí)別算法研究、音樂(lè)手套示教學(xué)習(xí)、評(píng)估算法研究1、項(xiàng)目主要內(nèi)容、工作計(jì)劃、資金使用計(jì)劃概要：項(xiàng)目主要內(nèi)容隨著可穿戴設(shè)備逐步進(jìn)入我們的生活，啟發(fā)我們?cè)O(shè)計(jì)一種可穿戴的智能樂(lè)器。攜帶方便，演奏靈活，表現(xiàn)力佳，并且演奏者可以同時(shí)演奏、舞蹈、歌唱?？纱┐髦悄芤魳?lè)手套，基于6軸慣性傳感器進(jìn)行手指姿態(tài)識(shí)別，通過(guò)五個(gè)指頭的組合控制和手指的姿態(tài)的變化，演奏出的音調(diào)不少于31種，同時(shí)，具有示教功能，且可通過(guò)上位機(jī)定義示教音樂(lè)、調(diào)整音調(diào)映射關(guān)系、添加和替換多種音色。通過(guò)藍(lán)牙連接手機(jī)的APP，通過(guò)手機(jī)的軟音源提高音質(zhì)，提高音樂(lè)手套的表現(xiàn)力，豐富音樂(lè)手套的音色庫(kù)。通過(guò)手機(jī)APP來(lái)示教和對(duì)演奏水平進(jìn)行評(píng)估反饋，提示演奏不規(guī)范的地方。給出改進(jìn)建議，加速提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)速度。工作計(jì)劃團(tuán)隊(duì)曾和旭凱游樂(lè)設(shè)備合作設(shè)計(jì)過(guò)一個(gè)電子古箏，已經(jīng)熟悉開(kāi)發(fā)電子樂(lè)器的技術(shù)（檢測(cè)、音源、功放、控制）故對(duì)本項(xiàng)目的可行性較有把握，也具有一定的經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在主要攻克的難點(diǎn)在手指姿態(tài)識(shí)別上、以及手機(jī)APP研發(fā)。具體時(shí)間節(jié)點(diǎn)如下2014.102014.12借助開(kāi)發(fā)板和PC，連接手套，初步實(shí)現(xiàn)其簡(jiǎn)單功能2015.012015.02集成電路軟件等，自帶音源，無(wú)線連接，做出試驗(yàn)版本2015.032015.04編寫(xiě)手機(jī)端的APP，對(duì)基礎(chǔ)功能改進(jìn)完善，參考體驗(yàn)者意見(jiàn)進(jìn)行修改，并嘗試添加更多輔助傳感器及功能使得姿態(tài)識(shí)別更加準(zhǔn)確2015.052015.06對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，和功能拓展，盡可能的提高每一項(xiàng)性能指標(biāo)，同時(shí)進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查，爭(zhēng)取推向市場(chǎng)

資金使用計(jì)劃：（總計(jì)10000）

耗材費(fèi)2400購(gòu)買電子元器件，PCB投板，編程器，STM32開(kāi)發(fā)板加工費(fèi)1000手套外觀結(jié)構(gòu)加工制作圖書(shū)資料費(fèi)300購(gòu)買參考資料，文檔資料的打印復(fù)印等交通費(fèi)200外出購(gòu)買原料等專利及論文6000發(fā)表論文及申請(qǐng)專利

其他100其他雜項(xiàng)支出2、該發(fā)明項(xiàng)目國(guó)際國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀：隨著可穿戴設(shè)備逐步進(jìn)入我們的生活，樂(lè)器領(lǐng)域也出現(xiàn)了各種穿戴式的電子樂(lè)器，普遍都通過(guò)手套上加裝觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)或壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬的琴鍵，同時(shí)通過(guò)外置音樂(lè)合成器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制或轉(zhuǎn)化演奏的聲音的功能。但目前普遍存在的問(wèn)題是沒(méi)有很好的解決五個(gè)手指如何演奏十幾個(gè)或者幾十個(gè)音調(diào)的問(wèn)題。現(xiàn)有方案如CN203689893U的實(shí)用新型專利《手指琴》，其通過(guò)指套上的壓力感應(yīng)部件將信號(hào)傳輸至聲音合成器，聲音合成后在合成器端發(fā)聲或者通過(guò)手掌套上的發(fā)聲器發(fā)出聲音。其缺陷在于：一是外置的聲音合成器不能和手套本身融為一體，導(dǎo)致操作或者攜帶時(shí)不便。二是需要雙手配合演奏，且演奏的音調(diào)數(shù)目較少?，F(xiàn)有方案如CN201780772U的實(shí)用新型專利《一種音樂(lè)手套》，其通過(guò)鎖定夾將控制器固定于手套上，控制器具有音調(diào)控制、演奏樂(lè)器類型設(shè)置等功能。其缺陷在于：一是沒(méi)有示教功能，不能滿足初學(xué)者或者指法練習(xí)人員的需求；二是其只能通過(guò)手指上的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的數(shù)量和位置來(lái)決定音調(diào)的數(shù)目，其演奏的音調(diào)的數(shù)目也不多見(jiàn)。三、創(chuàng)意來(lái)源和實(shí)施方案1、創(chuàng)意來(lái)源創(chuàng)意來(lái)源

我們接觸過(guò)很多的樂(lè)器和電子樂(lè)器，如電子琴、電子吉他、電子小提琴，也和旭凱游樂(lè)設(shè)備合作研發(fā)過(guò)電子古箏。這些樂(lè)器都有共同的特點(diǎn)：價(jià)格不菲、不方便攜帶，能彈奏的同時(shí)能歌唱、但無(wú)法舞蹈。在可穿戴設(shè)備的啟發(fā)下，就想利用可穿戴的方式使樂(lè)器更加便攜靈活，能夠在翩翩起舞的同時(shí)彈奏的美妙的音樂(lè)，和歌唱相伴。同時(shí)與智能設(shè)備如智能手機(jī)連接使音樂(lè)手套更加智能，使其具備示教功能、聯(lián)系評(píng)估反饋功能。通過(guò)使用智能手機(jī)的高質(zhì)量軟音源避免自帶高質(zhì)量硬音源可大大降低音樂(lè)手套的成本，便于推廣普及。實(shí)施方案

a.手指姿態(tài)識(shí)別利用慣性傳感技術(shù)即通過(guò)六個(gè)六軸mpu6050（三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀）來(lái)檢測(cè)手指的姿態(tài)。這個(gè)過(guò)程設(shè)計(jì)到的技術(shù)由姿態(tài)解算算法、卡曼濾波技術(shù)、多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)。通過(guò)STM32進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到演奏者的手指姿態(tài)，同時(shí)控制音樂(lè)手套發(fā)出相應(yīng)的音樂(lè)b.手機(jī)APP編寫(xiě)手機(jī)的APP主要功能是使智能手套具有示教功能、輔助練習(xí)評(píng)分功能；在不增加成本的同時(shí)使用軟音源提高音質(zhì)。

c.硬件系統(tǒng)使用六個(gè)六軸mpu6050采集手指的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息，采用STM32作為主控，采集傳感器信息，通過(guò)卡曼濾波算法、姿態(tài)解算算法、多傳感器數(shù)據(jù)融合算法得到手指的姿態(tài)。利用藍(lán)牙和手機(jī)通信。用Altium.Designer.v10.0繪制環(huán)形燈板電路原理圖和PCB圖。投到外面廠家加工制作。用solidworks對(duì)傳感器的外殼固定部件進(jìn)行三維建模。到外面加工廠進(jìn)行加工。d.控制程序編寫(xiě)和調(diào)試編程采用KeilMDK4.7.對(duì)STM32編程。用JLINK編程器進(jìn)行程序和調(diào)試。通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙模塊將環(huán)形燈板數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至電腦上位機(jī)軟件，便于對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析，和算法優(yōu)化。2、工作計(jì)劃及預(yù)期成果工作計(jì)劃團(tuán)隊(duì)曾和旭凱游樂(lè)設(shè)備合作設(shè)計(jì)過(guò)一個(gè)電子古箏，已經(jīng)熟悉開(kāi)發(fā)電子樂(lè)器的技術(shù)（檢測(cè)、音源、功放、控制）故對(duì)本項(xiàng)目的可行性較有把握，也具有電子樂(lè)器開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)在主要攻克的難點(diǎn)在手指姿態(tài)識(shí)別上、以及手機(jī)APP研發(fā)。具體時(shí)間節(jié)點(diǎn)如下2014.102014.12借助開(kāi)發(fā)板和PC，連接手套，初步實(shí)現(xiàn)其簡(jiǎn)單功能2015.012015.02集成電路軟件等，自帶音源，無(wú)線連接，做出試驗(yàn)版本2015.03201