하일(로봇)

Haile (robot)

하일레(Hiile, 발음 하이리)는 실시간으로 음악을 듣고 그에 따른 비트를 만들어내는 조지아공과대학이 개발한 로봇 타악기 연주자다.이 로봇은 조지아 공대의 음악 기술 교수인 길 와인버그에 의해 2006년에 설계되었다.그와 그의 대학원생 중 한 명인 스콧 드리스콜은 "인간처럼 듣고 로봇처럼 즉흥적으로" 할 수 있도록 로봇을 만들었다.[1]Haile은 드럼에 장착된 마이크를 통해 소리를 "듣고" 소리를 분석하여 비트, 리듬, 음조 및 기타 여러 음질로 나눕니다.이러한 품질의 변화를 감지하면 Haile은 로봇의 협업 능력을 정의하는 역할인 선도적 또는 후속적인 플레이 스타일을 맡을 수 있습니다.Haile는 또한 스피커로 음악을 재생하는 대신 음향 타악기 경험을 만든 최초의 로봇이었다.어떤 방향으로든 움직일 수 있는 팔을 제공하는 의인형 디자인으로 어쿠스틱 음악을 만들 수 있습니다.

목표와 목적

Driscell이 Haile을 만든 첫 번째 목표는 청각 입력과 로보틱스의 사용을 결합하여 인간과 로봇의 상호작용으로 이어질 음악 경험을 만드는 것이었다.최종 목표는 라이브 음악을 인간의 능력을 구현하고 초월할 수 있는 음향 공연으로 변환할 수 있는 로봇이었다.Haile은 인간 음악가들을 대체하기 위해 고안된 것이 아니라, 표현력 있는 [2]연주로 그들을 동반하기 위해 만들어졌다.

이러한 목표들은 와인버그가 어쿠스틱한 음악 경험을 창조하기를 원하게 만들었다.그의 초기 실험은 어쿠스틱 음악과 관련된 시각적 또는 청각적 측면을 통합하는데 실패했다.Haile의 기능적인 드럼 암은 다른 로봇 연주에는 [1]없는 음악적 신호(보이는 드럼 스틱과 라이브 음향)를 추가합니다.게다가, 웨인버그는 타악기 연주 로봇에 대한 다른 시도들은 그들이 생산할 수 있는 다양한 박자에 제한적이었다고 보았다.Haile은 개별 비트가 미리 탑재되어 있을 뿐만 아니라 음조, 리듬, 패턴을 식별하도록 프로그램되어 있어 단순히 [3]흉내를 내는 것이 아니라 매번 다른 비트를 즉흥적으로 연주할 수 있다.

설계.

Haile의 의인화된 혹은 인간적인 디자인은 다른 음악가들과의 인터랙티브 플레이를 지원하는 인간의 움직임을 모방합니다.그것의 두 개의 로봇 팔은 다른 소리를 내는 역할을 한다; 오른팔은 더 빠른 음을 내는 반면 왼팔은 더 크고 느린 박자를 위해 더 큰 움직임을 가지고 있다.그 당시 다른 로봇 드럼 연주자들은 드럼의 일부 장소에서만 연주할 수 있었지만,[1] Haile은 드럼의 가장자리에서 중앙까지 직선을 따라 연주할 수 있는 다재다능하다.

형태

하일레 목재는 미국 원주민의 포와(Native American pow wow)의 자연스러운 느낌에 맞게 디자인되어 금속이 아닌 나무로 만들어졌다.나무 부품은 조지아 공대 건축대학 고급 목재 제품 연구소에서 CNC 목재 라우터를 사용하여 제작되었습니다.원래는 Haile의 협업 목적을 지원하는 멀티플레이어 드럼인 Pow Wow 드럼을 연주하기 위해 고안되었다.하지만, 그것은 또한 다른 드럼을 연주할 수 있도록 높이를 조절할 수 있는 금속 이음매로 만들어졌다.이러한 조인트는 로봇의 암이 위아래, 좌우, 앞뒤로 움직이는 핵심입니다.필요한 경우 분리하여 완전히 [4]분해할 수 있습니다.

인식

하일레는 사람이 연주하는 리듬을 처음으로 실시간으로 감지한 드럼에 마이크를 사용한다.로봇은 템포와 박자를 식별하여 다른 플레이어와 함께 연주할 수 있습니다.음량, 템포, 박자의 변화에 맞춰 반주와 리드 플레이를 전환할 [5]수도 있다.와인버그와 그의 팀은 처음에 히트 세트, 피치, 진폭, 밀도를 감지하는 것을 포함한 로봇의 낮은 수준의 지각 능력을 개발했다.음질 면에서 히트란 음질과 음질이 확연히 달라지는 것을 말합니다.일단 외부 음악이 포착되면, 소리는 인식 모듈이라고 불리는 여러 가지 악기를 통해 분석됩니다.각각은 소리의 특정 측면을 감지합니다.

  • 피치 - 히트 및 주파수 변화를 감지하여 피치를 찾기 위해[3] 변환합니다.
  • 비트 - 리듬과[3] 템포를 조정하고 결정합니다.
  • 진폭 - 볼륨 변화를 인식하여 주도적 또는[3] 후속적 역할을 수행할 시기를 결정합니다.
  • 밀도 - 템포의 리듬 복잡도 변화를 감지하여 Haile이 주도적 또는 후속적[6] 역할을 맡을 수 있도록 지원합니다.

암 메카닉

Haile의 팔은 두 가지 다른 방법으로 움직인다.왼쪽 암은 더 큰 소리에 대응하는 더 큰 움직임을 담당하는 선형 모터를 사용합니다.선형 모터는 선형 인코더와 함께 로봇의 암 높이를 제어하는 데 사용됩니다.큰 동작은 더 크고 더 잘 보이지만 암을 11Hz의 최고 속도로 스윙하도록 제한합니다.보다 부드럽고 빠른 음을 내는 오른쪽 암은 최대 15Hz의 속도로 드럼을 타격할 수 있는 알루미늄 스틱과 리턴 스프링을 사용하는 솔레노이드에 의해 구동됩니다.두 암은 모두 선형 슬라이드를 사용하여 드럼의 모든 곳(림에서 중앙까지)을 타격할 수 있으며, 각 암은 한 방향으로 완전히 독립적으로 움직일 수 있습니다.

놀기

Haile의 시스템은 템포와 비트의 변화를 사용하여 현재 리더가 누구인지 결정하는 리더-팔로워 모델을 채택합니다.하일레는 음악적 변화(템포, 볼륨, 비트 등)[5]를 바탕으로 새로운 리더가 등장할 때를 파악한다.로봇에는 두 가지 놀이 모드가 있습니다.

  • 팔로워인 하일레는 먼저 외부 음악을 분석한다.그런 다음 박자를 맞추고 박자를 유지하여 인간 연주자가 더 복잡한 리듬을 연주할 수 있게 한다.Haile은 또한 상대방이 언제 더 크게 연주하기 시작하는지 또는 더 빨리 연주하기 시작하는지 알 수 있으며, 이것은 상대방이 순종적인 역할로 하도록 강요한다.인간이 기본 리듬을 일정한 템포로 연주하면 로봇이 앞장선다.[5]
  • 리더로서 하일레는 인간이 초기에 만든 리듬을 사용하고 오른팔로 즉흥적으로 리듬을 잡는다.왼쪽 팔은 상대 선수의 [5]템포를 감지하고 유지합니다.

과제들

웨인버그가 헤일 프로그래밍에 직면했던 어려움 중 일부는 다른 동시 소리를 구별할 수 있는 것과 관련이 있었다.처음에 분석 알고리즘은 더 큰 소리 속에서 더 부드럽고 미묘한 음을 알아낼 수 없었습니다.또한 주변 소음을 걸러내지 못해 Haile이 제대로 작동하지 못했습니다.상당한 양의 조정 후 필터와 입력 하드웨어는 간섭 [2]노이즈를 무시한 채 다양한 음악 볼륨을 구별하도록 조정되었습니다.

Haile은 주도적 또는 후속적 역할을 하도록 설계되었기 때문에 조기 감지 알고리즘은 인간의 주도적 능력을 제한했습니다.이 로봇은 들리는 음악의 변화를 감지할 수 있도록 설계되었지만 템포의 변화에만 반응합니다.이 결점은 인간이 계속 속도를 내거나 속도를 줄이면 리드할 수 있게 해주었다.와인버그는 인간의 음악적 상호작용을 모델링하기 위해 음량 및 소음 밀도 센서를 구현하여 로봇의 리더십을 정의하는 데 도움을 주었습니다.이러한 추가 사항들은 Haile에게 그들이 [5]들은 것을 바탕으로 더 많은 기회를 주면서, 인간들에게 더 긴 기간의 리더십을 주었다.

레퍼런스

  1. ^ a b c Weinberg, Gil; Scott, Driscoll. "The Design of a Robotic Marimba Player" (PDF). delivery.acm.org. Retrieved November 8, 2014.
  2. ^ a b Weinberg, Gil; Driscoll, Scott; Parry, Mitchell. "Haile-An Interactive Robotic Percussionist" (PDF). home.cc.gateh.edu. Retrieved November 8, 2014.
  3. ^ a b c d Abshire, Matthew. "Musical robot composes, performs, and teaches". CNN.com. CNN. Retrieved October 26, 2014.
  4. ^ Weinberg, Gil; Driscoll, Scott. "Robot-Human Interaction with an Anthropomorphic Percussionist" (PDF). delivery.acm.org. Retrieved November 8, 2014.
  5. ^ a b c d e Weinberg, Gil; Blosser, Brian. "A Leader-Follower Turn-taking Model Incorporating Beat Detection in Musical Human-Robot Interaction" (PDF). delivery.acm.org. Retrieved November 8, 2014.
  6. ^ Weinberg, Gil; Driscoll, Scott. "The Interactive Robotic Percussionist" (PDF). delivery.acm.org. Retrieved November 9, 2014.

외부 링크