舞蹈机器人在楚文化传播方面的设计与开发

朱香宁　彭熙　张艺彤　马秀月　沈一心　张宇轩　郑世珏

摘要：在国家高度重视文化建设的当下，本文以历史典故“一鸣惊人”为例，探索了一种将舞蹈机器人与历史典故相融合的楚文化传播方式，介绍了基于3D打印的双足舞蹈机器人设计方案以及楚风舞台布景的实现方案。最终通过一场精彩的“一鸣惊人”机器人舞台剧，传播楚文化的深刻内涵。

关键词：舞蹈机器人；舞蹈机器人设计；楚文化；3D打印

中图分类号：TP242；TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0140-02

0 引言

近年来，我国愈发强调“文化自信”，要求建设中国特色社会主义文化。中国特色社会主义文化，与中华民族五千多年文明历史所孕育的中华优秀传统文化有着紧密的联系。文化力作为一种“软性”的资源能力，唯有传播才能发挥其巨大的精神力价值。[1]项目选取家喻户晓的“一鸣惊人”，作为楚文化的具体体现。3D（3 Dimensions）技术的推广应用，对楚文化的传播提供了极大的便利。舞蹈机器人是一种娱乐机器人，具有人类外观特征，能伴随音乐进行舞蹈表演，其较强的观赏性和娱乐功能使其具有很大的研究与市场开发价值。[2]利用3D技术制作的舞蹈机器人，外形富于变化，可以满足对机器人外观的要求。

1 总体方案设计

传播楚文化的关键，是要将楚文化以具象的形式展示出来。项目将从舞蹈机器人设计和机器人舞台剧设计两个方面开展研究内容，项目总体方案设计见图1。

1.1 舞蹈机器人设计

针对楚国人物冠冕、服饰等特征，设计了舞蹈机器人外观并利用3D打印实现，尽可能地还原楚国人物的风貌。其中，舞蹈机器人各关节部件采用17个自由度的设计，以便完成大部分的舞蹈动作。

3D建模是3D打印的基础。项目组采用了Autodesk 3DS MAX 2018（以下简称3DS MAX）对舞蹈机器人外观进行3D建模。为了能够进行快速、稳定、精密的打印，使打印成果较为精细和坚固，项目选择使用Makerbot Replicator+3D打印机。

1.2 机器人舞台剧设计

机器人舞台剧设计分为舞台剧剧情设计和舞台布局设计两方面。项目组选择能够体现楚文内涵的历史典故“一鸣惊人”作为舞台剧主题；同时，为使舞台呈现效果更加丰富，项目搜集了大量楚国出土的文物资料，以楚文化出土的文物为原型，通过3D建模和3D打印自主设计了楚风器物作为舞台布景。3D技术实现的楚风器物，能够以较低的成本展现楚风器物的原貌，让更多人了解楚文化。将生硬的机器人与柔美的器物结合在一起，利用舞蹈机器人演绎人物，利用楚风器物重展楚国风采，必然会对楚文化的传播产生极大的推动作用。

2 舞蹈机器人结构及外观设计

2.1 舞蹈机器人结构设计

项目设计了模仿人类外观的楚风双足舞蹈机器人作为舞台剧的表演主体：机器人全身有17个自由度：其中两条手臂各有三个自由度，手臂可以前后绕轴270度旋转，上下180度摆动，手掌180度前后摆动；两条腿部各有5个自由度可以实现如双腿站立、单腿独立、下蹲、行走、旋转、劈叉等动作；头部一个自由度，可以实现180度的旋转。这样一台舞蹈机器人结构设计能满足舞台剧的大多数舞蹈动作要求。

2.2 舞蹈机器人外观设计

机器人外观设计主要是根据舞台剧的角色需要和历史背景，对舞蹈机器人的服装和冠冕进行设计。由于宗教信仰，楚国服饰多红色，且多长纹凤鸟刺绣；在楚国鼎盛时期，楚人喜好鲜艳亮丽的色彩和富丽繁缛的刺绣纹饰。楚人尚武，且楚庄王时期国力雄厚，楚兵的铠甲多为皮质，曾侯乙墓出土的皮甲可作为机器人楚国将士服装的原型。

在设计机器人零件的时，项目综合以上楚国服饰特点，加入楚文化元素，设计配有通天冠或冕旒的代表楚王的机器人头部。楚文化的精神特质主要表现为：神秘性、浪漫性与创新性。[3]在设计机器人服装时，结合楚文化的精神特质，为舞蹈机器人设计舞台剧的服装，见图2。

3 机器人舞台剧剧情及舞台布景设计

一场优秀的机器人舞台剧要情节引人注目，内容尊重历史，舞蹈动作气势磅礴恢弘大气，这样才可以更好的向观众展现并传播楚文化。

3.1 舞台剧剧情设计

项目组选用历史典故《一鸣惊人》作为舞台剧的主题，一鸣惊人所体现的创新精神是楚文化的重要组成部分。楚庄王开创性提出的止戈为武的军事理念也是十分先进的。项目设计了3台舞蹈机器人来演绎机器人舞台剧《一鸣惊人》，其中一名机器人饰演楚庄王，两名机器人饰演将士。

3.2 舞台剧布景设计

舞台剧布局设计分为三部分：

（1）机器人舞蹈的路径规划：首先三台机器人采用“1+2”的初始位置摆放；其次三名机器人根据故事情节向四周移动，齐舞与分舞交替进行，如问鼎中原、齐学周礼等；最后三名机器人展示楚庄王“止戈为武”的军事理念。

（2）舞台布景的3D建模及打印：根据剧情要求，进行构思设计布景所需的道具，如編钟、编磬、耳杯、青铜鼎等，见图3。自主建模设计3D模型，进行3D打印；使其在舞蹈表演中较多的还原历史场景，结合灯光渲染出楚国王宫的庄严肃穆、战场的萧索残酷，有利于展示剧本内涵。

（3）音视频渲染配合：音视频的渲染是舞台布景的重要组成部分。大气恢弘的视频配合强有力的解说词，将带领观众揭开楚文化的神秘面纱感受楚文化的魅力。在经过反复的观察和修改舞蹈动作之后，然后再把舞蹈动作和音乐的节奏变化相对应，调整好时间间隔，于是，就设计出了一整套完整的舞蹈动作。[4]项目通过舞蹈动作、解说词朗诵、音视频配合和道具烘托的四位一体，力求呈现一场优秀的机器人舞台剧。

4 成品测试

为保证舞蹈机器人稳定性，尽可能还原楚风器物的原貌，项目对打印完成的成品进行了细致的测试。具体测试步骤如下：

（1）舞蹈機器人零部件的测试：将部件与舵机进行连接，对于牢固性不够的部件增加填充度。再次打印后进行测试，直至各方面要求完全吻合。

（2）楚风器物的测试：对于自主建模打印的楚风器物，将建模尺寸与实际文物尺寸进行比对，对于呈现效果不佳的部位的比例进行调整，直至打印出的成品具有良好的展示效果。

经过以上两个方面的测试，最终，机器人舞台剧的舞台效果得到了充分的展现。

5 结语

本文设计并实现了一种新颖的楚文化传播方式，即利用历史典故，将楚文化与舞蹈机器人相结合，与楚风器物相结合，与数字化3D技术相结合，利用机器人舞台剧，传播楚文化的深刻内涵。对楚文化的传播、中国传统文化的弘扬、中国特色社会主义文化的传承进行了有意义的探索。

参考文献

[1] 李国英.荆楚文化的传播价值与传播策略[J].湖北师范大学学报（哲学社会科学版），2017，37（03）：123-127.

[2] 王泽红，彭熙，刘思源等. 基于Arduino单片机的舞蹈机器人系统的设计与实现[J].电子世界，2018（06）：174-176.

[3] 张艳红，骆飞莉.荆楚文化的精神特质、时代价值与传承创新[J].学习与实践，2018（11）：122-128.

[4] 陈睿，罗文宽，王硕等. 仿人形舞蹈机器人的设计与实现[J].产业与科技论坛，2017，16（07）：42-44.

Abstract：At a moment when the country attaches great importance to cultural construction， this paper takes the historical allusion "a hit" as an example to explore a way of chu culture communication that integrates dance robot and historical allusion， and introduces the design scheme of biped dance robot based on 3D printing and the realization scheme of chus style stage setting. Finally， through a wonderful " to amaze the world with a single brilliant feat " robot stage play， spread the profound connotation of chu culture.

Key words：dancing robot； dancing robot design ；Chu culture； 3D printing