Algemeen

Robotica toekomstmuziek

robotica, de robot als muzikant, Team Dare
Zo ziet het mechanisme er uit van de nek van de bas. Om ook over de snaren te kunnen glijden, maakt TeamDare gebruikt van spindels.

Robotica is een breed terrein met tal van toepassingen. In dit artikel wordt ingegaan op een wel heel specifieke toepassing, namelijk de robot als musicus. We gaan in gesprek met dr.ir. Heico Sandee, een van de initiatiefnemers van TeamDare, de groep die zich hobbymatig met dit project bezig houdt. Een interessant detail is dat van het acht leden tellende team er slechts twee een muziekinstrument bespelen.

Sandee geeft aan dat het voor deze niet-musici erg leuk is geweest om het project tot een goed einde te brengen. “Het brengt de muziek dichter bij mensen die geen muziekinstrument spelen of geen zin hebben om er jaren voor te oefenen om het zich eigen te maken, terwijl nu de mogelijkheid is geboden om toch zelf muziek te maken, weliswaar met de robot, maar toch.”

De doelstelling van TeamDare is het oplossen van technische uitdagingen waarbij de basis gelegd is op de TU Eindhoven.

Het acht man tellende team, bestaande uit werktuigbouwkundigen, informatici en elektrotechnici (zie kader), heeft sinds 2000 aan diverse engineeringwedstrijd meegedaan. De Artemis Orchestra Competition vormde de doorbraak van de muziekrobots. Het team heeft een robot gemaakt die gitaar kan spelen. Enerzijds is dat een technische uitdaging om het menselijk kunnen door techniek te evenaren, anderzijds een uitdaging om de toeschouwers te vermaken.

Gitaar versus contrabas

Na de gitaar volgde het drumstel als akoestisch instrument, waarbij de extra uitdaging lag in het netjes, juist en mooi roffelen op het drumstel. Na de concretisering volgde de panfluit. Het vierde instrument waaraan momenteel wordt gewerkt, is de contrabas. De overeenkomsten tussen de gitaar en de contrabas zijn evident en dat het team voor een gelijkwaardige oplossing als voor de gitaar zou kiezen, ligt voor de hand. Desondanks is voor een volledige andere benadering gekozen, omdat de technische uitdaging de grootste drijfveer van het team is. “Het bedenken van een nieuwe oplossing leidde er toe, dat de technische uitvoering van de robot op geen enkele wijze overeenkomt met de robot voor het bespelen van de gitaar.”

Het bespelen van de gitaar stond onder tijdsdruk, met als gevolg dat niet alle muziekeffecten op een gitaar tot volle wasdom komen. Het belangrijkste voorbeeld is het indrukken van de snaren op de hals van de gitaar, waarvoor een pneumatische oplossing is gevonden. “We hebben een array van 72 luchtdrukcilindertjes toegepast die op een discrete wijze de snaren op de juiste plek indrukken. Deze oplossing is relatief eenvoudig te maken, te programmeren en aan te sturen. Het grootste struikelblok was het vinden van de juiste cilinders die voldoende kracht, snelheid en slag konden leveren. De oplossing kan met een snelheid van 15 Hz de noten spelen. Dat is voor pneumatiek erg snel.”

Sandee onderstreept dat hiervoor met een combinatie van bedrijven is samengewerkt: een voor de luchtcilinders (CKD), een voor de kleppen (Matrix) die belangrijk zijn voor de pneumatiek en Romicon als tussenpersoon die alles logistiek heeft geregeld.

Bijgeluiden

De uitvoering van de contrabas is anders verlopen, omdat er meer tijd voor de ontwikkeling beschikbaar was en de oplossing niet discreet (gitaar) maar op een continue manier plaatsvindt. “We willen bijvoorbeeld slides kunnen maken om van de ene naar de andere toon te gaan. Het betekent dat een mechanisme nodig is dat als vingers over de snaren heen beweegt en niet zoals bij de gitaar op discrete wijze de snaren indrukt. Voor de realisatie hebben we vier rechtgeleidingen naast elkaar gelegd die vier individuele vingers over de snaren met hoge snelheid heen en weer bewegen.”

Het impliceert dat andere technische problemen moeten worden opgelost, bijvoorbeeld de snelheid waarmee een bassist zijn vingers langs de snaren beweegt. “Deze snelheid moeten we zien te evenaren. Al direct duikt dan een ander probleem op, namelijk dat elke component bijgeluiden produceert die je tijdens een voorstelling niet wilt horen.”

Zo is er bewust niet gekozen voor kogelomloopspindels of geleidingen omdat deze teveel geluid maken. Dit is een uitdaging die trouwens ook bij de luchtdruk gedreven oplossing speelde.

Vrijwel alle toegepaste regelingen maken gebruik van een feed forward lus, waarbij voornamelijk het regelconcept van belang is. Wordt er alleen met feedback geregeld, dan wordt alleen op fouten gereageerd.

Software

De zelf ontwikkelde programmatuur maakt gebruik van meerdere lagen software: hogere software voor de gebruikersinterface in C++ , lager gelegen software in de programmatuur in C die de noten real-time over de instrumenten verdeeld. Dit laatste gebeurt samen met de coördinatie van de noten (spelen op het juiste moment). Hieronder zit een in C geprogrammeerde laag in de microcontrollers die de real-time vertaling doet naar de drive-aansturingen om die noot op die plek en op dat tijdstip te laten spelen. Interessant is dat de verschillende lagen op diverse hardware draaien en dat de oplossing dus volledig schaalbaar is. H

Tegenwoordig wordt veel muziek op de computer gecomponeerd en worden grote muzikanten gecoverd of gekopieerd door muzikanten die de muziek op de computer zetten. De aldus gecomputeriseerde bladmuziek kan vervolgens in andere formaten worden omgezet en geëxporteerd.

Criteria en problemen

De technische eisen en criteria volgen letterlijk uit de bladmuziek. Sandee: “We hebben ons als eis gesteld dat elk muziekblad gespeeld moet kunnen worden. De individuele invulling van een muzikant wordt niet meegenomen, zoals een drummer die zijn trom niet in het midden maar aan de zijkant aanslaat om een andere klankkleur te verkrijgen.”

Ervaringen

De emoties van het publiek zijn gevarieerd, waarbij verschil bestaat in degenen die kunnen spelen en zij die geen instrument bespelen. De eerste groep ziet het als verkrachting van de muziek, terwijl meestergitarist Harry Sacksioni het geweldig vindt. Muziekliefhebbers en componisten vinden het prachtig, omdat nu dingen kunnen die voorheen niet waren te realiseren: muziek die door de mens niet te spelen is, maar voor de robot wel. Componisten zien heel andere mogelijkheden om muziekstukken te componeren. “Zij zien het als een uitdaging. De grootste groep is gefascineerd door de techniek,” aldus Sandee.

Toekomstmuziek

Er wordt al gewerkt aan een volgende ontwikkeling die na de contrabas wordt geïntroduceerd. Zo wordt er gewerkt aan het bespelen van de contrabas met een strijkstok, omdat de huidige oplossing uitgaat van het spelen met de handen, zodat er kan worden getokkeld, dempen en slappen maar niet strijken. Geluidsfeedback biedt de mogelijkheid om het geluid te analyseren en de beweging daarop aan te passen zodat een mooie toon wordt geproduceerd. De toekomst zal leren of het tot een top tien hit gaat komen.

Het volledig artikel vindt u in het september-nummer van Aandrijftechniek.

 

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven