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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

조원서 (경희대학교, 경희대학교 일반대학원)

지도교수
김동한
발행연도
2014
저작권
경희대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수6

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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본 논문에서는 사람의 바이올린 연주기법을 모방한 청각피드백(auditory feedback)을 이용한 바이올린 연주 로봇시스템을 제안한다. 최근 로봇 산업의 급속한 발전과 로봇 연구의 방향이 산업용 로봇에서 인간과 로봇 사이의 상호 협력(Human-Robot Interaction, HRI)에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 기존 산업용 로봇이 하지 못했던 감정표현, 인간 친화적인 상호정보 전달을 할 수 있는 연주 로봇들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 사람의 바이올린 연주기법을 모방한 바이올린 연주 로봇에 대해 소개한다. 바이올린 연주자는 많은 연습을 통해 연주 방법을 익힌다. 연주시 활의 속도(bowing speed), 힘(bowing force), 연주점(sound point) 은 음질을 결정하는 중요한 요소이다. 그래서 바이올린 연주 로봇으로 다양한 속도, 위치, 힘을 변경하며 연주되는 소리를 분석했다. 로봇은 산업용 수직 다관절 로봇 팔을 사용한다. 연주되는 소리는 32bit MCU로 FFT변환하고 G현의 고유주파수와 비교했다. 바이올린 활의 힘을 측정하기 위해 활 손잡이 부분에 2축 로드셀을 제작하여 장착했다. 활의 속도가 바이올린 연주에 미치는 영향에 대해 연구했다. 연주되는 바이올린 소리를 듣고 판단하는 G.H.Q 음질 평가 시스템을 제안했다. 그리고 로봇 스스로 좋은 음질로 연주할 수 있는 활의 속도와 연주점을 유지하는 Auditory Feedback 시스템을 로봇에 적용하고 실험을 통해 검증하였다.

목차

목 차 Ⅰ
표 목 차 Ⅲ
그림목차 Ⅶ
요 약 Ⅸ
제 1 장 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구의 방향 및 구성 3
제 2 장 바이올린 소개 4
2.1 바이올린의 구조 및 원리 4
2.2 바이올린의 연주 기법 10
2.3 바이올린의 물리적 특성 11
2.4 바이올린 활의 물리적 특성 15
2.4 바이올린의 음향악적 특성 16
제 3 장 바이올린 로봇 시스템 18
3.1 바이올린 로봇 시스템 소개 18
3.1.1 시스템 구성 18
3.1.2 시스템 제어 방법 19
3.2 기계시스템 소개 21
3.2.1 바이올린 로봇 기구부 21
3.2.2 산업용 6축 로봇 팔(RV-2SD) 소개 24
3.3 하드웨어(H/w) 소개 27
3.3.1 STFT 이용한 소리 인식 장치 30
3.3.2 포토인터럽트를 이용한 연주점 인식 장치 34
3.3.3 2축 로드셀을 이용한 활의 힘 측정 장치 36
3.4 소프트웨어(S/W) 소개 43
3.4.1 32bit MCU(STM32F103) 이용한 펌웨어 43
3.4.2 C# .Net를 이용한 통합 제어 시스템 45
제 4 장 Auditory Feedback의 중요성 48
4.1 Auditory Feedback의 원리 48
4.2 사람 연주자의 Auditory Feedback 중요성 49
4.2.1 기본 바이올린 연주 실험 50
4.2.2 힘 제어가 없는 바이올린 연주 실험 51
4.2.3 Auditory Feedback 없는 바이올린 연주 실험 52
4.3 로봇의 Auditory Feedback 시스템 53
제 5 장 G. H. Q 시스템을 이용한 바이올린 연주 평가 54
5.1 G-factor 평가 시스템 54
5.1.1. 가우시안(Gaussian) 분포를 이용한 음질 평가 54
5.1.2. 중앙값(Median)을 이용한 음질 평가 57
5.1.3. 최빈값(Mode)을 이용한 음질 평가 58
5.2 H-factor 평가 시스템 59
5.3 Q-factor 평가 시스템 61
5.4 바이올린 전문가의 음질 평가 63
제 6 장 실험 및 결과 64
6.1 바이올린 전문가의 연주실험 및 평가 결과 64
6.1.1 활의 힘 변화에 따른 연주 실험 및 결과 65
6.1.2 활의 속도 변화에 따른 연주 실험 및 결과 68
6.1.3 활의 연주점 변화에 따른 연주 실험 및 결과 71
6.2 바이올린 로봇의 연주실험 및 평가 결과 74
6.2.1 활의 속도 변화에 따른 연주 실험 및 결과 74
6.2.2 활의 힘 변화에 따른 연주 실험 및 결과 81
6.2.3 활의 연주점 변화에 따른 연주 실험 및 결과 88
6.3 Auditory Feedback 시스템을 이용한 로봇 실험 및 결과 93
6.3.1 1번째 Auditory Feedback 시스템 음질 평가 95
6.3.1 2번째 Auditory Feedback 시스템 음질 평가 96
6.3.1 3번째 Auditory Feedback 시스템 음질 평가 97
제 7 장 결론 및 고찰 98
참고문헌 99

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