一种钢琴学习智能矫正系统

1.本发明涉及钢琴教学领域，尤其涉及一种钢琴学习智能矫正系统。


背景技术：

2.在学习钢琴时，正确的姿势是演奏出优美乐曲的基础。初学者在学习钢琴时，容易出现以下几种手型错误：第一，手腕塌陷或腕关节上下晃动；第二，下键时手指，特别是食指、中指和无名指第一关节瘪指；第三，掌关节塌陷；第四，手指粘连。如果初学者没有把握正确的手型，日后深层次的学习和音乐情感的表达都会受到很大的影响。
3.经过本团队的海量检索，了解到现有的钢琴教学矫正系统主要有如公开号为kr101064195b1、kr100323292b1、kr101524279b1和cn108182846b，其中以公开号为cn108182846b所公开的钢琴学习手型矫正器尤为具有代表性，该矫正器可以利用橡胶吸盘或者硅胶魔力贴将底座固定在桌面的固定位置上，拆装方便的同时不损伤桌面，还可以利用可拆装式的可调节脚杯来调节整个装置的高度，和桌面配合，以适应不同练习者的身高和舒适性要求，适应性好。同时根据学习者的练习的需求，前后调节t型滑块在t型滑槽内的相对位置、上下调节支撑杆的高度和敲击部右侧在台阶槽上的高度，以方便练习者的操作，迫使初学者手指弯曲站立的效果明显，然后可通过敲击部上设置的压力传感器检测作用在敲击部上的作用力，并在作用力大于预定上阈值时，发出声光信号，以方便练习者确认练习效果，这种矫正器往往是进行手位置固定的矫正训练，而在演奏时往往是在多个区域的琴键上进行运行演奏的，当手臂进行移动时往往忘记了手掌的控制所以导致训练成效不明显，所以需要设计一种能根据手臂和手掌在琴键上的运行动作和手势进行同步性定位和矫正的钢琴教学系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，针对现有的钢琴教学工具所存在的不足，提出了一种钢琴学习智能矫正系统。
5.为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
6.一种钢琴学习智能矫正系统，包括：钢琴，还包括：
7.视觉指示模块，设置在所述钢琴上，用于对训练者的手部动作进行拍摄和识别，同时显示手势错误类型；
8.引导模块，设置在所述钢琴上，用于支撑和带动训练者的手臂，同时撑开训练者的手掌；
9.控制模块，设置在所述钢琴上，用于分析手势错误类型，接收语音指令和声音信息，所述控制模块与视觉指示模块和引导模块通讯连接；
10.所述钢琴包括琴架、音源单元和琴键单元，所述音源单元和琴键单元均设置在所述琴架上，所述琴架上设置有谱架；
11.所述引导模块包括旋转单元、手部支撑单元，所述手部支撑单元用于将训练者的
手掌保持撑开，所述旋转单元被构造成带动所述手部支撑单元进行移动；
12.所述旋转单元包括第一安装弯架、第一驱动电机、第一支撑杆、第二驱动电机、第二支撑杆，所述手部支撑单元包括弹性连接杆和触碰球，所述第一安装弯架设置在琴架上，所述第一驱动电机设置在所述第一安装弯架上，所述第一支撑杆的一端转动设置在所述第一安装弯架上，且与所述第一驱动电机传动连接，所述第二驱动电机设置在第一支撑杆的另一端，且第二驱动电机的主轴与第二支撑杆的一端连接，所述第二支撑杆的另一端与弹性连接杆的一端连接，所述触碰球设置在所述弹性连接杆的另一端，且所述触碰球高于琴键设置。
13.进一步的，所述触碰球上还设置有第二拍摄器，所述第二拍摄器被构造成对放置在触碰球上的训练者的手部进行拍摄与定位。
14.进一步的，所述视觉指示模块包括视觉识别单元、视觉反馈单元和手套单元，所述手套单元被构造成供训练者进行穿戴，所述视觉识别单元被构造成对演奏过程进行拍摄，同时对手套单元的标识点进行识别，所述视觉反馈单元用于显示和提示训练者的演奏手势错误类型。
15.进一步的，所述视觉识别单元包括第一安装架、第一拍摄器，所述第一拍摄器设置在第一安装架上且被构造成朝琴键方向拍摄，所述第一安装架设置在所述谱架上。
16.进一步的，所述第一安装架还设置有夹持机构，所述第一安装架通过所述夹持机构设置在所述谱架上。
17.进一步的，所述视觉反馈单元设置为指示灯，所述指示灯设置在所述第一安装架上。
18.进一步的，所述控制模块设置有信息传输单元、图像分析单元、动作分析单元、调控单元、语音接收单元，所述信息传输单元被构造成向其他模块进行信息传输，所述图像分析单元被构造成根据第一拍摄器和第二拍摄器上拍摄到的影像进行分析，所述动作分析单元被构造成输入演奏曲目，同时根据演奏曲目控制引导模块的动作，所述调控单元用于供训练者选择演奏模式，语音接收单元被构造成接收语音指令和语音信息，所述控制模块的各个单元相互通讯连接。
19.本发明所取得的有益效果是：
20.通过设置引导模块可自动带动训练者的手臂进行运动，从而使训练者逐渐掌握弹琴时的手臂运动趋势，同时通过设置语音接收单元在训练者的双手没有空闲调控时也可发出语音调控，同时在引导教学模块下可根据接收到声音再进行移动至下一目标进行弹奏；然后通过设置触碰球可将训练者的手掌保持撑开，从而使得手掌可进行自然弯曲，从而避免手掌因为紧张或不熟练导致手掌僵硬和掌关节塌陷，同时引导模块可设置为追踪模式从而使触碰球保持定位在训练者的手掌与琴键之间，从而使得训练者的保持手指自然弯曲且关节突出地按压到琴键上，而不是将触碰球安装到琴键上，通过设置视觉指示模块，可对训练者的手掌动作进行识别与分析，同时将存在的手势错误问题可立即反馈至训练者进行及时改正。
附图说明
21.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，
而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
22.图1为本发明的结构示意图。
23.图2为本发明的另一实施方式结构示意图。
24.图3为本发明的绑定机构的的结构示意图。
25.图4为演奏时训练者的手部与触碰球的位置关系示意图。
26.图5为第一拍摄装置拍摄到第一影像示意图。
27.图中：钢琴1、视觉指示模块2、引导模块3、控制模块4、绑定机构5。
具体实施方式
28.为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统.方法.特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
29.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
30.实施例一。
31.如图1所示，一种钢琴学习智能矫正系统，包括：钢琴，还包括：
32.视觉指示模块，设置在所述钢琴上，用于对训练者的手部动作进行拍摄和识别，同时显示手势错误类型；
33.引导模块，设置在所述钢琴上，用于支撑和带动训练者的手臂，同时撑开训练者的手掌；
34.控制模块，设置在所述钢琴上，用于分析手势错误类型，接收语音指令和声音信息，所述控制模块与视觉指示模块和引导模块通讯连接；
35.所述钢琴包括琴架、音源单元和琴键单元，所述音源单元和琴键单元均设置在所述琴架上，所述琴架上设置有谱架；
36.所述引导模块包括旋转单元、手部支撑单元，所述手部支撑单元用于将训练者的手掌保持撑开，所述旋转单元被构造成带动所述手部支撑单元进行移动；
37.所述旋转单元包括第一安装弯架、第一驱动电机、第一支撑杆、第二驱动电机、第二支撑杆，所述手部支撑单元包括弹性连接杆和触碰球，所述第一安装弯架设置在琴架上，所述第一驱动电机设置在所述第一安装弯架上，所述第一支撑杆的一端转动设置在所述第一安装弯架上，且与所述第一驱动电机传动连接，所述第二驱动电机设置在第一支撑杆的另一端，且第二驱动电机的主轴与第二支撑杆的一端连接，所述第二支撑杆的另一端与弹性连接杆的一端连接，所述触碰球设置在所述弹性连接杆的另一端，且所述触碰球高于琴
键设置；
38.所述触碰球上还设置有第二拍摄器，所述第二拍摄器被构造成对放置在触碰球上的训练者的手部进行拍摄与定位；
39.所述视觉指示模块包括视觉识别单元、视觉反馈单元和手套单元，所述手套单元被构造成供训练者进行穿戴，所述视觉识别单元被构造成对演奏过程进行拍摄，同时对手套单元的标识点进行识别，所述视觉反馈单元用于显示和提示训练者的演奏手势错误类型；
40.所述视觉识别单元包括第一安装架、第一拍摄器，所述第一拍摄器设置在第一安装架上且被构造成朝琴键方向拍摄，所述第一安装架设置在所述谱架上；
41.所述第一安装架还设置有夹持机构，所述第一安装架通过所述夹持机构设置在所述谱架上；
42.所述视觉反馈单元设置为指示灯，所述指示灯设置在所述第一安装架上；
43.所述控制模块设置有信息传输单元、图像分析单元、动作分析单元、调控单元、语音接收单元，所述信息传输单元被构造成向其他模块进行信息传输，所述图像分析单元被构造成根据第一拍摄器和第二拍摄器上拍摄到的影像进行分析，所述动作分析单元被构造成输入演奏曲目，同时根据演奏曲目控制引导模块的动作，所述调控单元用于供训练者选择演奏模式，语音接收单元被构造成接收语音指令和语音信息，所述控制模块的各个单元相互通讯连接。
44.实施例二，本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并作进一步具体描述：
45.进一步结合图2、图3所示，所述第二支撑杆上还设置有绑定机构，所述绑定机构包括第一连接环、第二连接环、压杆和复位弹簧，所述第二支撑杆上设置有安装槽，所述安装槽的底部设置有安装架，所述复位弹簧固定设置在所述安装架上，所述复位弹簧的另一端与压杆连接，所述第一连接环和第二连接环转动设置在所述安装槽处，且分别对称设置在所述压杆的两侧，所述压杆的两侧设置有凸部，第一连接环与第二连接环靠近压杆的一端设置有与所述凸部匹配的限位槽，且被构造成所述压杆升降后通过凸部和限位槽带动两个连接环进行转动，第一连接环和第二连接环的另一端设置有相互匹配的卡扣结构；
46.所述两个连接环的内侧面设置有软垫；
47.所述手套单元包括手套和标识点，所述标识点喷涂在所述手套的特征位；
48.所述手套设置有供手指指肚露出的穿孔。
49.实施例三，本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并作进一步具体描述：
50.进一步结合图4、图5所示，所述钢琴学习智能矫正系统的矫正方式为：
51.s1、将调控单元设置为引导教学模式，使引导模块带动训练者的手掌根据曲谱移动至对应的琴键上；
52.s2、将调控单元设置为追踪模式，使得触碰球自动跟随训练者的手掌进行移动，从而将训练者的手掌保持撑开和拱起；
53.s3、将调控单元设置为自由训练模式，引导模块带动触碰球离开琴键，训练者佩戴手套进行自由演奏，同时视觉识别对演奏手势进行识别分析。
54.实施例四，本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并作进一步具体描述：
55.其中步骤s1的具体实施方式为：当调控单元设置为引导教学模式后，向动作分析单元输入演奏曲目，训练者通过将手臂放入两个连接环之间然后通过手臂将压杆压下从而带动两个连接环转动然后相互锁定，使第二支撑杆与左右手进行绑定，然后训练者向语音接收单元发出“开始演奏”语音控制指令，语音控制指令被语音接收单元识别后，动作分析单元分析演奏曲目的琴键位，然后控制引导模块带动训练者的手部移动至对应的键位区域，训练者根据曲谱按下对应的琴键，语音接收单元接收到钢琴声音后，再通过动作分析单元识别曲谱然后使引导模块移动至下一琴键位供训练者按键弹奏，从而根据曲谱进行依次演奏；
56.其中步骤s2的具体实施方式为：当调控单元设置为追踪模式后，训练者将手掌放置在触碰球上，同时触碰球上的第二拍摄器对触碰球上的景象进行拍摄，同时将拍摄到的第二影像发送至信息传输单元，然后再传递至图像分析单元，图像分析单元对所述第二影像中的手部进行识别和定位，然后调控引导模块使触碰球追踪手掌同时使触碰球保持在掌心的下方；
57.其中步骤s3的具体实施方式为：当调控单元设置为自由训练模式后，引导模块带动第二支撑杆和触碰球远离琴键，第一拍摄器对训练者的演奏的手势进行拍摄，同时将拍摄到的第一影像发送至信息传输单元，然后传输至图像分析单元，所述图像分析单元对所述第一影像进行分析，分析训练者是否存在演奏手势错误，若识别出手势错误，则根据图像分析单元识别的错误类型通过信息传输单元向视觉反馈单元发送亮起对应的指示灯的指令。
58.在本实施例中，标识点分别设置在两个手套的食指近端关节位、食指远端关节位、中指近端关节位、中指远端关节位、无名指近端关节位、无名指远端关节位对应位置；所述指示灯设置有第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯和第四指示灯；
59.当图像分析单元识别到左手的食指近端关节位与中指近端关节位或食指远端关节位与中指远端关节位的特征点的相交时，则判定为左手食指与中指粘连，通过信息传输单元发送指令至视觉反馈单元控制开启第一指示灯，直至识别到左手的食指近端关节位与中指近端关节位和食指远端关节位与中指远端关节位的特征点均分离，则控制关闭第一指示灯，若识别到右手食指与中指粘连或分离时，则控制开启或关闭第二指示灯；
60.当图像分析单元识别到左手的无名指近端关节位与中指近端关节位或无名指远端关节位与中指远端关节位的特征点相交时，则判定为无名指与中指粘连，通过信息传输单元发送指令至视觉反馈单元控制开启第三指示灯，直至识别到左手的无名指近端关节位与中指近端关节位和无名指远端关节位与中指远端关节位的特征点均分离，则控制关闭第三指示灯，若识别到右手无名指与中指粘连或分离时，则控制开启或关闭第四指示灯。
61.通过设置引导模块可自动带动训练者的手臂进行运动，从而使训练者逐渐掌握弹琴时的手臂运动趋势，同时通过设置语音接收单元在训练者的双手没有空闲调控时也可发出语音调控，同时在引导教学模块下可根据接收到声音再进行移动至下一目标进行弹奏；然后通过设置触碰球可将训练者的手掌保持撑开，从而使得手掌可进行自然弯曲，从而避免手掌因为紧张或不熟练导致手掌僵硬和过度收缩，同时引导模块可设置为追踪模式从而
使触碰球保持定位在训练者的手掌与琴键之间，从而使得训练者的保持手指自然弯曲且关节突出地按压到琴键上，而不是将触碰球安装到琴键上，通过设置视觉指示模块，可对训练者的手掌动作进行识别与分析，同时将存在的手势错误问题可立即反馈至训练者进行及时改正。
62.虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
63.在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
64.综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。