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16根手指奏响《我爱你中国》 机器人的“艺术觉醒”

4月1日,合肥磐石智能科技股份有限公司(简称“磐石科技”)的研学基地内,悠扬琴声响起,一曲《茉莉花》婉转在大厅半空。然而弹坐在钢琴前的,是圆头圆脑、系着领结的机器人。机械手指在琴键上轻盈跃动,从代码到艺术,一场来自机器人的“艺术觉醒”正在合肥上演。

高速魔方机器人

钢琴机器人

上万次调试 熟练20首曲目

选定曲目、手指轻弹,从民歌到儿歌,20种曲目信手拈来,这位优雅的钢琴机器人,是磐石科技的最新力作。在磐石科技研学基地的正中间,钢琴机器人极具未来感,通体白色,蓝色光条不时闪烁;双手按压琴键,指尖灵活。不久前,这位钢琴机器人亮相合肥市中心图书馆,成为读者们争相“打卡”的对象。

磐石科技研发工程师吴超告诉记者,经过两年的研发和多个版本的迭代,才有了现在亮相眼前的钢琴机器人。“2023年开始研发,2024年8月我们研发出了初代钢琴机器人,因为曲目表演不够流畅,所以我们又改良了半年,2025年3月才让它正式亮相。”

吴超介绍,钢琴机器人由直线电机驱动系统、仿生机械手指和MIDI解析算法三大核心构成。当观众在触摸屏选定曲目时,控制系统瞬间将乐谱转化为代码,代码又会输出成动作指令,让机械臂以0.01毫米的定位精度完成演奏。“每个音符的力度控制都经过上万次调试,我们甚至模拟了曲目演奏时的微妙停顿。”吴超说着调出后台数据,屏幕上跃动的波形图与琴声完美同步。 

欣赏钢琴机器人弹奏之余,记者发现它有16个手指。吴超解释,这也是团队不断测试后的决定。“在每分钟120拍(BPM)的乐曲中,八分音符的时值为0.25秒/个。为准确演奏,要求机器人在每个音符间隔内(即0.25秒)完成琴键切换,其中留给机械运动的有效时间仅0.125秒——这对执行器的加速度和定位精度提出了极高要求。”

为此,吴超团队创新性地设计了拥有16指结构的钢琴机器人,通过分布式指法编排,使多根机械指可协同完成跨音区演奏,将单指移动距离缩短,成功实现了每秒8个音符的连续稳定演奏。

目前,研发团队开发了四大系列曲目,分别为经典、民歌、红歌和儿歌。从《欢乐颂》《天空之城》到《凤阳花鼓》《茉莉花》,从《我爱你中国》《我和我的祖国》到《小星星》《玛丽有只小羊羔》,钢琴机器人都能快速响应用户的点歌。吴超说:“眼下我们还在扩容曲库,让机器人练习更多曲目。”

科普展演 机器人还有“十八般武艺”

当记者深入磐石科技的研学基地,发现钢琴机器人只是这个“科普天团”的冰山一角:

这里还有魔方“闪电手”——高速魔方机器人,被打乱的魔方只要被它看上几秒,就能立刻翻转机械爪,不到十秒就能还原魔方。

吴超介绍记者,高速魔方机器人搭载了AI图像识别技术,能迅速识别魔方各面的色块位置,然后通过解析算法计算出还原步骤。“它还搭载了6台高速电机,所以可以6面驱动,最多21步就能还原魔方。”

在高速魔方机器人的旁边,还有一台雕刻机器人。输入想要雕刻的内容,点击“启动”,雕刻机器人就开始挥动刻刀,利用激光定位系统在定制挂坠上勾勒出文字或图像。

“让科技会说故事,让文化可触摸。”吴超说,机器人这是文化传播的载体,他们将打造更多服务科技文化体验的科技展项,让机器人应用于非遗、电影、阅读等文化场景当中,用科技讲好更多文化故事。

合肥在线-合新闻记者 刘小容/文 王浩/图 

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