Исторически сложилось так, что роботизированные струнные инструменты пользовались относительно небольшим количеством возможностей. Их часто упрощенные системы защипывания струн и беспокоящегося позиционирования приводят к отсутствию музыкальной выразительности. Инженерный факультет Викторианского университета Веллингтона стремится устранить эти ограничения, создав МехБас (MechBass) - многострунную модульную роботизированную бас-гитару.
В конечном счете, МехБас будет использоваться в сотрудничестве с Новозеландской школой музыки в качестве платформы для исследований в области роботизированной музыкальной композиции и исполнительских техник. МехБас можно разделить на несколько подсистем. Этими подсистемами являются система защипывания, система фреттинга и система демпфирования. Управление подсистемами осуществляется с помощью платы управления электропривода, которая взаимодействует с ПК по протоколу MIDI.
Автоматическая музыка: Краткая история
Изобретателей и композиторов давно интересуют автоматические музыкальные инструменты. В средние века и в эпоху Возрождения автоматические музыкальные инструменты были ремесленными устройствами, многие из которых содержали музыкальную информацию в виде штифтов или гвоздей на вращающихся барабанах. В эпоху промышленной революции фортепианола и другие подобные инструменты выпускались в массовом масштабе: в течение некоторого времени они были единственным средством, с помощью которого можно было воспроизводить музыку.
В 1970-х годах возродился интерес к автоматической музыке. Пионеры Trimpin и Godfried-Willem Raes называют кинетический аспект своих музыкальных скульптур главным мотивирующим фактором в своей работе. С увеличением вычислительных мощностей в 1990-х и 2000-х годах, их создатели начали снабжать музыкальных роботов техникой искусственного интеллекта. «Три сирены» Н.А. Багинского - ранний пример музыкального ансамбля, управляемого искусственным интеллектом. Гил Вайнберг и Эрик Зингер продолжили изучение возможностей объединения мехатронных музыкальных ансамблей с исполнительским программным обеспечением.
Система Мехбас
МехБас состоит из четырех однониточных блоков. Каждый отдельный блок струн электронно независим от других. Каждый из четырех блоков имеет механизм защипывания струн, механизм фреттинга струн и бас-гитарную струну. Каждая из струн настроена на ноты G, D, A и E, чтобы соответствовать общепринятым настройкам бас-гитары.
Фреттинговый механизм
Механизм фреттинга состоит из соленоида с линейным перемещением, который крепится к каретке, расположенной вдоль басовой колонны с помощью ременного привода. Коммерческие решения для системы линейных перемещений были исследованы и отклонены в связи с их высокой стоимостью. Разработано недорогое решение: в данном решении используется шаговый двигатель с прикрепленным зубчатым ремнем. Ремень привода распредвала крепится к каретке электромагнитного клапана; каретка электромагнитного клапана, движется вдоль алюминиевого экструдера с Т-образным пазом.
Механизм защипывания струн
На каждом из струнных блоков МехБас реализован механизм защипывания струн. Система защипывания струн состоит из ступенчатого захвата NEMA 17 с пикирующим колесом, прикрепленным к валу двигателя. Колесо резца с 3D-печатью вмещает пять резцов для бас-гитары. Гитарные резцы зажимаются на резцедержателе с помощью зажимов для лазерной резки.
Демпфирующий механизм
Для подавления вибраций колонны в МехБас была добавлена демпферная система. Конструктивная цель демпфирующей системы состоит в том, чтобы полностью увлажнить струну в течение одной секунды после передачи команды демпфирования. Демпфер состоит из сервопривода RC с войлочной накладкой. При получении устройством сигнала MIDI NoteOff рычаг сервопривода с мягкой обивкой перемещается в направлении струны, гася ее колебания. В то время как многие существующие роботизированные гитары и басы не используют демпфер или простой соленоидный демпфер, система, реализованная на МехБас, может варьировать степень демпфирования, применяя большее или меньшее давление на струну с сервоприводом RC.
МехБас - это, насколько известно, первая четырехструнная мехатронная система воспроизведения басов с позиционируемыми механизмами фреттинга, переменным динамическим диапазоном и механизмами демпфирования переменной интенсивности. При построении и оценке подсистем очевидно, что МехБас будет применим в исследованиях в области музыки машин и взаимодействия музыкант-робот. Дальнейшие исследования будут направлены на оптимизацию системы с целью минимизации задержек и автоматической настройки для отстройки струн.
Первоначальная цель проекта - проектирование, изготовление и испытание четырехструнной роботизированной басовой системы - была достигнута. МехБас работает достаточно хорошо, чтобы использоваться как в качестве исследовательского, так и музыкального инструмента. За подобными инструментами видится совсем недалекое будущее музыкальной и музыкально образовательной индустрии.