大型機(jī)械臂在央視春晚的應(yīng)用

小河HH

自中央電視臺(tái)春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)“春晚”）開(kāi)播以來(lái),，春晚的舞臺(tái)每年都在變化。中央電視臺(tái)馬年春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)“馬年春晚”）的舞臺(tái)設(shè)備更是讓人記憶猶新,，簡(jiǎn)約大氣又變化多端。馬年春晚保留了龍年和蛇年春晚大部分的升降臺(tái),、LED屏等舞臺(tái)設(shè)備,，并首次應(yīng)用了大型機(jī)械臂，用以安裝LED屏,，這也是該類(lèi)設(shè)備在中國(guó)劇場(chǎng)的首次應(yīng)用,。為了使LED屏能實(shí)現(xiàn)在演播大廳舞臺(tái)上方空間任意一點(diǎn)的移動(dòng)，采用了5個(gè)大型的機(jī)械臂來(lái)安裝5塊尺寸為7 m×3.5 m的LED屏,。

圖為L(zhǎng)ED機(jī)械臂

1 機(jī)械臂的安裝

馬年春晚的演播廳是已建成的建筑,，為安裝大型機(jī)械臂，演播廳內(nèi)的柵頂作了改造,。5臺(tái)機(jī)械臂沿舞臺(tái)橫向布置,，每臺(tái)機(jī)械臂可以在舞臺(tái)上方縱向運(yùn)行，運(yùn)行深度為18M,。且LED屏向上存貯之后,，機(jī)械臂不能在柵頂上方超出太多,，所以，機(jī)械在上下升降運(yùn)動(dòng)元上分割成兩個(gè)運(yùn)動(dòng)元,，將原本可以用5軸完成的機(jī)械臂,，設(shè)置為6軸運(yùn)動(dòng)。因此,，在舞臺(tái)上方縱向鋪設(shè)了6條機(jī)械臂安裝軌道,，軌道長(zhǎng)20 m，供5個(gè)機(jī)械臂前后移動(dòng),，如圖1～圖2所示,。

圖1 機(jī)械臂安裝正立面圖

圖2 機(jī)械臂安裝側(cè)立面圖

安裝于機(jī)械臂上的LED屏須在整個(gè)舞臺(tái)上方空間的任意一點(diǎn)運(yùn)行，這給舞臺(tái)的燈光布置帶來(lái)了很大的難度,。其一,，由于空間高度的限制，在柵頂下沒(méi)有設(shè)置燈光層,；其二,， LED屏所到之處，臺(tái)上的燈光會(huì)被遮擋,。通過(guò)工作人員的幾番論證,，最終將燈光吊掛在機(jī)械臂移動(dòng)軌道的下方，同時(shí)加密燈光布置,，以滿足舞臺(tái)上燈光的需求,。

2 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)

機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。機(jī)械臂的6軸運(yùn)動(dòng)元分別為：水平前后移動(dòng)運(yùn)動(dòng)元,、上下運(yùn)動(dòng),、前后擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)元、左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)元,、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)元,，各運(yùn)動(dòng)元的運(yùn)行參數(shù)如表1如示。以下每一個(gè)運(yùn)動(dòng)元的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式作詳細(xì)介紹,。

圖3 機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)

2.1 水平前后移動(dòng)

由于機(jī)械臂自身重量大,，故采用了鋼質(zhì)行走輪行走在重型軌道上，每臺(tái)機(jī)械臂用2條軌道來(lái)支撐,，且每條軌道上采用4只支承輪,。為使受力均勻,，支承輪采用2只1組,，且每組中的2只支承輪采用浮動(dòng)聯(lián)接。前后驅(qū)動(dòng)則采用齒輪齒條驅(qū)動(dòng),，將齒條與支承軌道聯(lián)接在一起,。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)齒輪均安裝在機(jī)械臂上,。齒輪與齒條的嚙合驅(qū)動(dòng)，很好地保證了機(jī)械臂的前后運(yùn)行速度,、定位精度及每組機(jī)械臂之間的同步精度等,。如表1中所示，水平前后移動(dòng)的最高速度為0.5 m/s,，移動(dòng)行程為18 m,。

表1 各運(yùn)動(dòng)元的運(yùn)行參數(shù)值

2.2 存貯升降

馬年春晚演播廳的柵頂高度為13.2 m，除去機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的高度,，LED屏在水平狀態(tài)時(shí)能提升的最大高度約為11 m,。由于演播廳柵頂基本上是滿布的，因此,，為達(dá)到最大的提升高度,，在部分區(qū)域調(diào)整了柵頂結(jié)構(gòu)，使機(jī)械臂可穿過(guò)柵頂,，向上方存貯,。存貯升降只能在某幾個(gè)特定的區(qū)域即柵頂被刪除的部分運(yùn)行。同時(shí),，存貯升降與前后移動(dòng)之間有一個(gè)互鎖關(guān)系,，也就是說(shuō)，只有當(dāng)存貯升降在最低位置時(shí),，才能前后水平移動(dòng),。相反，只有前后水平移動(dòng)在特定位置時(shí),，才能進(jìn)行存貯升降,。存貯升降也采用了齒輪齒條驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由4只驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合4根齒條上下升降,。如表1中所示,，存貯升降的最高速度為0.1 m/s，上下升程為3.6 m,。

2.3 表演升降

由于存貯升降的行程只有3.6 m,，LED屏在舞臺(tái)上空的運(yùn)行幅度有限，為保證LED屏能運(yùn)行到整個(gè)舞臺(tái)上空的每一個(gè)點(diǎn),，又設(shè)置了表演升降,，表演升降配合存貯升降和LED屏前后擺動(dòng)，可以讓LED的邊緣觸及到舞臺(tái)面,。表演升降為雙級(jí)上下升降結(jié)構(gòu),，采用精密滾子鏈驅(qū)動(dòng)，將驅(qū)動(dòng)鏈輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在雙級(jí)傳動(dòng)的中間框架上,，鏈條的閉環(huán)鏈兩邊分別聯(lián)接上部框架與下部框架,。表演升降相對(duì)獨(dú)立,，可以在沒(méi)有互鎖條件的情況下任意升降。如表1中所示,，表演升降的最高速度為0.2 m/s,，上下升程為5.2 m。

2.4 前后擺動(dòng)

在存貯狀態(tài)時(shí),，LED屏是水平放置的,，且LED屏面向下。通常,，當(dāng)LED屏在使用狀態(tài)時(shí),，LED屏須直立或呈一定的傾斜角度，因此,，LED屏須有一個(gè)前后擺動(dòng)的功能,。為更好地滿足使用要求， LED屏前后擺動(dòng)的行程設(shè)置為前擺90°,，后擺60°,，擺動(dòng)速度為15°/s。

也就是說(shuō),，LED屏可以由存貯的水平狀態(tài),，前擺到LED屏面向觀眾完全直立，也能后擺至LED屏面向舞臺(tái)內(nèi),，且與舞臺(tái)面成60°,。前后擺動(dòng)也采用了精密滾子鏈驅(qū)動(dòng)，由一個(gè)擺動(dòng)中心固定擺動(dòng)臂,，鏈條外包在擺動(dòng)臂上,，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)鏈條安裝在表演升降柱內(nèi)。電機(jī)啟動(dòng)后就能驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)臂前后擺動(dòng),。

2.5 左右擺動(dòng)

為達(dá)到更豐富的表演效果,，LED屏不僅能前后擺動(dòng)，還能左右擺動(dòng),，尤其當(dāng)LED屏直立時(shí),，通過(guò)左右擺動(dòng)，可讓觀眾觀賞到LED屏從正面到側(cè)面的全方位運(yùn)行過(guò)程,。LED屏的左右擺動(dòng)幅度為±45°,，擺動(dòng)速度為15°/s。驅(qū)動(dòng)采用齒輪傳動(dòng),，支承則采用了回轉(zhuǎn)支承,，驅(qū)動(dòng)齒輪直接安裝在減速電機(jī)的輸出軸上，被動(dòng)齒輪則利用回轉(zhuǎn)支承上的齒圈。由于擺動(dòng)需要一定的空間,，所以,，左右擺動(dòng)與上下運(yùn)動(dòng)及相鄰LED屏之間均有一定的互鎖關(guān)系,。

2.6 旋轉(zhuǎn)

旋轉(zhuǎn)是LED屏參與表演的最重要的功能之一,。當(dāng)LED屏直立時(shí)，可沿屏的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn),，不僅能順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn),，也能逆時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)。為了便于LED屏上的電纜管理,，同時(shí)滿足演出要求,，并沒(méi)有設(shè)置360°旋轉(zhuǎn)，只設(shè)置了±135°旋轉(zhuǎn),。其驅(qū)動(dòng)采用齒輪傳動(dòng),，支承則采用了回轉(zhuǎn)支承，驅(qū)動(dòng)齒輪直接安裝在減速電機(jī)的輸出軸上,，被動(dòng)齒輪則利用回轉(zhuǎn)支承上的齒圈,。由于旋轉(zhuǎn)需要一定的空間，所以旋轉(zhuǎn)與上下運(yùn)動(dòng),、及相鄰LED屏之間均有一定的互鎖關(guān)系,。

3 舞臺(tái)效果

圖4 馬年春晚LED屏的舞臺(tái)效果

圖4中的4幅圖展示了5塊由機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)的LED屏配合動(dòng)作所呈現(xiàn)的不同變化組合，令人目不暇接,。大型機(jī)械臂的使用給劇場(chǎng)增添了很多演出場(chǎng)景與功能,；而與之搭配的LED屏起到置景、播放畫(huà)面,、營(yíng)造虛擬的“實(shí)景”等功能,。由于LED屏可以到達(dá)舞臺(tái)上空的任意位置，因此,，它們可以置于演員的前,、后、左,、右,、上方等任意位置，一方面參與演出并與演員互動(dòng),，另一方面,，還可擋住未上臺(tái)的演員，防止穿幫,，可代替大幕,、條幕等，如在《萬(wàn)馬奔騰》的節(jié)目中就起到了此作用�,？傊�,，大型機(jī)械臂的使用，讓LED屏不再僅僅作為背景,，而是參與到演出當(dāng)中,，令舞臺(tái)不再只是一個(gè)或多個(gè)平面，而是變化萬(wàn)千的立體多維空間,。

馬年春晚上大型機(jī)械臂的使用,，不僅得到了業(yè)內(nèi)的認(rèn)可，而且獲得了電視觀眾的普遍好評(píng),，尤其是LED屏與臺(tái)下升降臺(tái)的聯(lián)合使用,，營(yíng)造了很好的舞臺(tái)視覺(jué)氛圍�,；顒�(dòng)的LED屏,，的確讓演出增色許多，然而,，目前由于造價(jià)偏高,，還無(wú)法推廣到所有劇場(chǎng)。隨著舞臺(tái)技術(shù)的發(fā)展,，我們期待更多劇場(chǎng)能夠應(yīng)用大型機(jī)械臂來(lái)使用活動(dòng)的LED屏,，從而進(jìn)一步豐富舞臺(tái)演出效果。

albert.tang

想不到這么唯美的畫(huà)面背后竟是這些大家伙在操縱,。

小河HH

albert.tang 發(fā)表于 2017-1-2 20:40
想不到這么唯美的畫(huà)面背后竟是這些大家伙在操縱,。

操作的很專(zhuān)業(yè)呀。

問(wèn)天問(wèn)地問(wèn)自己

聲光顯示等科技手段是越來(lái)越花哨了,，
真正的好作品,，原創(chuàng)精品，收視率是越來(lái)越少了,。
哈哈

蔡皓618

光鮮亮麗的背后是一大堆油污滿滿的鐵家伙,。

zcx172632

不錯(cuò),。,。。,。,。

一重科技

春晚啊,，現(xiàn)在雞肋了，我記得以前總盯著看的,，現(xiàn)在看一看就睡著了,。

小河HH

一重科技 發(fā)表于 2017-1-4 09:00
春晚啊，現(xiàn)在雞肋了,，我記得以前總盯著看的,，現(xiàn)在看一看就睡著了。

睡不著的時(shí)候當(dāng)催眠曲看看吧,。