FR2756750A1 - Computer control of wire operated puppet - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est du domaine des systèmes de commandes à fils de pantins articulés, en particulier marionnettes. Elle comporte un dispositif de lecture d'enregistrement d'une animation et un dispositif de commande à fils d'un ou plusieurs pantins (1) selon cet enregistrement. La séquence d'animation est préalablement définie au moyen d'un micro-ordinateur (13), de bibliothèques d'animations élémentaires, et de commandes en direct de la marionnette, puis enregistrée sur une mémoire placée dans le socle de la marionnette pour permettre son fonctionnement autonome en boucle fermée. Une interactivité avec l'environnement peut être créée par l'ajout de capteurs de contexte infléchissant la séquence d'animation jouée selon une logique prédéfinie. The present invention is in the field of control systems with hinged puppets, in particular puppets. It comprises a device for reading an animation recording and a device for controlling the wires of one or more puppets (1) according to this recording. The animation sequence is previously defined by means of a microcomputer (13), libraries of elementary animations, and direct commands of the puppet, then recorded on a memory placed in the base of the puppet to allow its autonomous operation in closed loop. An interactivity with the environment can be created by the addition of context sensors influencing the animation sequence played according to a predefined logic.
Dans la situation actuelle, les animations de marionnettes telles que l'on peut en voir par exemple dans les vitrines des grands magasins aux périodes de fêtes sont commandés par des systèmes simples tels que des automatismes mécaniques, réduisant les animations à une séquence courte de quelques mouvements, voire à la simple répétition d'un mouvement. In the current situation, the puppet animations such as we can see for example in the windows of department stores during festive periods are controlled by simple systems such as mechanical automatisms, reducing the animations to a short sequence of a few movements, even at the simple repetition of a movement.
La présente invention entend donc proposer un dispositif de commande de marionnettes à fils permettant des chorégraphies beaucoup plus complexes ou combinant plusieurs marionnettes. The present invention therefore intends to propose a control device for wire puppets allowing much more complex choreographies or combining several puppets.
Selon un second but de l'invention, il est possible de donner des vitesses différentes à différents mouvements des marionnettes. According to a second object of the invention, it is possible to give different speeds to different movements of the puppets.
Un troisième but de l'invention est la possibilité de stocker des enregistrements de chorégraphies et de les réutiliser par la suite en les modifiant si nécessaire, ou de les inclure dans d'autres séquences. A third object of the invention is the possibility of storing recordings of choreographies and of reusing them thereafter by modifying them if necessary, or of including them in other sequences.
Enfin, selon un quatrième but de l'invention, il est possible de rendre des séquences d'animation fonction du contexte extérieur en incorporant des capteurs par exemple infra-rouges ou phoniques et en les utilisant comme entrée du système de contrôle d'animation. Une animation partiellement interactive est donc réalisable par utilisation de l'invention. Finally, according to a fourth object of the invention, it is possible to make animation sequences function of the external context by incorporating sensors for example infrared or phonic and by using them as input of the animation control system. A partially interactive animation is therefore possible by using the invention.
Le dispositif objet de la présente invention est donc un système de commande de marionnettes à fils comportant:
des marionnettes articulées en plusieurs éIéments,
un ensemble de fils d'animation reliés à ces éléments articulés,
un système de guide fils permettant de regrouper tous ces fils et de les relier à un système de contrôle,
un système mécanique de suspension des marionnettes,
des systèmes d'enroulage de fils placés à l'extrémité de chaque fil, ces systèmes pouvant être spécifiques à un fil ou pouvant actionner simultanément plusieurs fils,
un dispositif de commande des systèmes d'enroulage des fils,
éventuellement un dispositif de mise en mouvement d'ensemble selon une ou plusieurs directions d'une ou plusieurs marionnettes,
caractérisé en ce que la série de mouvements exécutés par la ou les marionnettes est pilotée par un système électronique de lecture d'un enregistrement stocké sur un système de mémoire, ledit enregistrement comportant séquentiellement des couples d'informations comportant d'une part des données de temps, et d'autre part pour ces instants les ordres à envoyer à un ou plusieurs des moteurs d'enroulage des fils d'animation des marionnettes.The device which is the subject of the present invention is therefore a system for controlling puppet yarns comprising:
puppets articulated in several elements,
a set of animation wires linked to these articulated elements,
a wire guide system allowing all these wires to be grouped together and connected to a control system,
a mechanical system for hanging the puppets,
wire winding systems placed at the end of each wire, these systems being able to be specific to a wire or able to actuate several wires simultaneously,
a device for controlling the wire winding systems,
optionally a device for setting the whole movement in one or more directions of one or more puppets,
characterized in that the series of movements executed by the puppet (s) is controlled by an electronic system for reading a recording stored on a memory system, said recording comprising sequentially pairs of information comprising on the one hand data of time, and on the other hand for these moments the orders to be sent to one or more of the winding motors of the puppet animation wires.
Gracie à cette disposition, des séquences à la fois longues et complexes d'ordres peuvent être envoyées aux moteurs de contrôle des marionnettes, permettant des chorégraphies sophistiquées. Thanks to this arrangement, both long and complex sequences of orders can be sent to the puppet control engines, allowing sophisticated choreographies.
Selon un mode préféré de réalisation, I'enregistrement des ordres est réalisé grâce à un système de mémoire vive type RAM, réinscriptible. According to a preferred embodiment, the recording of orders is carried out using a RAM type rewritable memory system.
Cette disposition offre l'avantage de la simplicité et d'un prix peu élevé de réalisation. This arrangement offers the advantage of simplicity and a low cost of production.
Selon un mode avantageux de réalisation, I'enregistrement des ordres est réalisé grâce à un système de mémoire type EPROM. According to an advantageous embodiment, the recording of orders is carried out using an EPROM type memory system.
Cette disposition facilite le changement de module mémoire pour changer la séquence d'animation de la marionnette. This arrangement facilitates the change of memory module to change the animation sequence of the puppet.
Selon un autre mode avantageux de réalisation, I'enregistrement des ordres est réalisé sur un support de type CD-Rom ou disque optique ou magnéto-optique. According to another advantageous embodiment, the recording of orders is carried out on a support of the CD-Rom or optical or magneto-optical disc type.
Cet autre mode de réalisation offre l'avantage de permettre le stockage de gros volumes d'informations, par exemple pour la réalisation d'animations très longues, ou comportant des éléments annexes tels que du son devant être joué en même temps que l'animation, ou d'autre commandes de lumière etc... II permet par ailleurs de gérer des animations interactives, dans le cas où un ou plusieurs capteurs de contexte (son, infra-rouge...) fournissent des informations au système de contrôle et changent de séquence d'animation en fonction de ces éléments extérieurs, conformément à une logique de réaction programmée préalablement. This other embodiment offers the advantage of allowing the storage of large volumes of information, for example for the production of very long animations, or comprising ancillary elements such as sound to be played at the same time as the animation. , or other light commands etc ... It also makes it possible to manage interactive animations, in the case where one or more context sensors (sound, infrared ...) provide information to the control system and change the animation sequence according to these external elements, in accordance with a reaction logic programmed beforehand.
Selon un mode préféré de réalisation du dispositif de commande de marionnettes, le dispositif de mémoire comportant l'enregistrement des ordres à envoyer aux moteurs à chaque instant, la carte de lecture des enregistrements, les moteurs d'enroulage des fils sont incorporés dans un ou plusieurs boitiers attachés ou incorporés au système de suspension des marionnettes. According to a preferred embodiment of the puppet control device, the memory device comprising the recording of the orders to be sent to the motors at each instant, the card for reading the records, the winding motors for the strings are incorporated in one or more several boxes attached or incorporated into the puppet suspension system.
Grâce à cette disposition, les éléments indispensables au contrôle de la marionnette durant l'animation sont régroupés par exemple dans le socle de la marionnette selon une mise en oeuvre préférée, et rendent donc le transport de cet ensemble autonome plus simple. Thanks to this arrangement, the elements essential for controlling the puppet during the animation are grouped for example in the base of the puppet according to a preferred implementation, and therefore make the transport of this autonomous assembly simpler.
Selon un mode préféré de réalisation, I'enregistrement sur mémoire des ordres à envoyer à chacun des moteurs de contrôle des marionnettes est préalablement réalisé à l'aide d'un micro-ordinateur permettant la commande directe de l'animation des marionnettes par l'intermédiaire de manettes de jeu ou d'autres interfaces utilisateur, le système ayant permis la réalisation de l'enregistrement de la chorégraphie des marionnettes pouvant après enregistrement être déconnecté du système de lecture de l'enregistrement et des marionnettes animées. According to a preferred embodiment, the recording in memory of the orders to be sent to each of the puppet control engines is carried out beforehand using a microcomputer allowing direct control of the animation of the puppets by the via joysticks or other user interfaces, the system having enabled the recording of the puppet choreography which, after recording, can be disconnected from the recording playback system and the animated puppets.
Cette disposition permet de travailler les séquences d'animation de façon détaillée avant leur exécution réelle, de les modifier autant que nécessaire de façon logicielle, puis, I'enregistrement étant stocké dans un dispositif mémoire dans le socle de la marionnette, de déconnecter le micro-ordinateur et de rendre l'ensemble marionnette et électronique de commande autonome On peut alors transporter des marionnettes avec leur socle sur les lieux d'exposition sans avoir besoin de transporter le microordinateur d'enregistrement. On comprend que l'existence de deux modes d'enregistrement, d'une part sur le disque dur du micro-ordinateur, d'autre part quand la séquence est satisfaisante sur mémoire dans le socle de la marionnette, permet ce fonctionnement en mode autonome, et permet également de générer avec un même ordinateur les séquences de plusieurs marionnettes pour différents lieux d'animation. La puissance de calcul de séquences, les moyens d'entrée des chorégraphies et les éventuelles bibliothèques logicielles de chorégraphies préalablement enregistrées restent stockées dans l'ordinateur du concepteur. This arrangement makes it possible to work the animation sequences in detail before their actual execution, to modify them as much as necessary in a software way, then, the recording being stored in a memory device in the base of the puppet, to disconnect the microphone -computer and make the puppet and electronic control unit autonomous. You can then transport puppets with their base to the exhibition sites without having to transport the recording microcomputer. It is understood that the existence of two recording modes, on the one hand on the microcomputer hard disk, on the other hand when the sequence is satisfactory on memory in the base of the puppet, allows this operation in autonomous mode , and also allows to generate with the same computer the sequences of several puppets for different places of animation. The power of sequence calculation, the means of input of choreographies and the possible software libraries of choreographies previously recorded remain stored in the computer of the designer.
Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif de suspension des marionnettes comporte un portique permettant le déplacement dans deux dimensions perpendiculaires de la marionnette. According to a preferred embodiment, the device for suspending the puppets comprises a gantry allowing the puppet to move in two perpendicular dimensions.
Cette disposition autorise les mouvements d'ensemble de marionnettes. This provision allows the overall movements of puppets.
Selon un mode préféré de réalisation, les fils d'animation des marionnettes sont regroupés au dessus de la marionnette dans un guide fil réalisé sous la forme d'un tube souple en matière plastique. According to a preferred embodiment, the animation strings of the puppets are grouped above the puppet in a wire guide produced in the form of a flexible plastic tube.
L'utilisation d'un tube souple permet d'éviter les coudes provoquant des frottements des fils et leur usure, et permet de suivre des contours de décor ou de structure de support pour rester discrets. The use of a flexible tube makes it possible to avoid bends causing friction of the wires and their wear, and makes it possible to follow the contours of the decor or of the support structure to remain discreet.
Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif de commande d'une marionnette comporte huit moteurs de contrôle de type pas à pas, cinq d'entre eux étant destinés à contrôler les deux bras, les deux jambes et la tête de la marionnette, deux d'entre eux commandant les mouvements du portique de suspension de la marionnette dans deux directions essentiellement perpendiculaires, le dernier moteur commandant en mouvement longitudinal une poulie par lesquels passent les cinq fils contrôlant les membres de la marionnette, le mouvement de ladite poulie augmentant la longueur de course des fils avant leur entrée dans le guide fil, et provoquant un mouvement d'ensemble de la marionnette selon la direction verticale. According to a preferred embodiment, the control device of a puppet comprises eight stepping type control motors, five of them being intended to control the two arms, the two legs and the head of the puppet, two of them controlling the movements of the puppet suspension gantry in two essentially perpendicular directions, the last motor controlling in longitudinal movement a pulley through which pass the five strings controlling the members of the puppet, the movement of said pulley increasing the length running of the strings before entering the wire guide, and causing an overall movement of the puppet in the vertical direction.
Cette disposition des moteurs et éléments du socle assure une mise en oeuvre simple des systèmes de commande à fil des différents membres, et le passage des fils commandant les membres dans une tringle comportant une poulie rend la réalisation de mouvement d'ensemble selon une direction verticale nettement plus simple que par la commande simultanée de tous les moteurs contrôlant les membres dans la même direction et d'une même longueur de fil. This arrangement of the motors and elements of the base ensures a simple implementation of the wire control systems of the different members, and the passage of the wires controlling the members in a rod comprising a pulley makes the realization of overall movement in a vertical direction significantly simpler than by simultaneously controlling all the motors controlling the members in the same direction and with the same length of wire.
Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif électronique de création et de lecture de l'enregistrement des ordres à envoyer aux moteurs utilise une logique basée sur une boucle à rapport cyclique incrémentée à chaque information sur le bus du PC et comprenant quatre informations principales nombre de pas espaçant deux commandes, plusieurs vitesses d'horloge et un stop, une synchronisation extérieure avec plusieurs possibilités, et au moins trois adresses moteurs : aller, retour et stop. According to a preferred embodiment, the electronic device for creating and reading the recording of orders to be sent to the motors uses logic based on a duty cycle loop incremented with each piece of information on the PC bus and comprising four main pieces of information number step spacing between two commands, several clock speeds and a stop, external synchronization with several possibilities, and at least three motor addresses: outward, return and stop.
Ce mode de réalisation permet de s'affranchir des système à base de microcontroleur ou microprocesseur, qui sont éventuellement plus puissant en programmation possible, puisqu'ils constituent en fait des ordinateurs à eux seuls, mais présentent en contrepartie des problèmes de simplicité de réalisation, de programmation en langage de bas niveau, d'évolution éventuelle de processeur etc... This embodiment makes it possible to dispense with systems based on a microcontroller or microprocessor, which are possibly more powerful in programming possible, since they in fact constitute computers on their own, but in return present problems of simplicity of implementation, programming in low level language, possible evolution of processor etc ...
Selon un mode préféré de réalisation, le dispositif de réalisation de l'enregistrement des chorégraphies des marionnettes comporte une bibliothèque d'enregistrements de mouvements élémentaires, ladite bibliothèque étant complétable par l'utilisateur selon ses besoins propres. According to a preferred embodiment, the device for recording puppet choreographies includes a library of recordings of elementary movements, said library being supplementable by the user according to his own needs.
Cette disposition constitue un des avantages évidents de l'invention, car elle permet de créer des animations élémentaires de mouvements simples tels que la marche, le saut d'un animal, un mouvement du corps des marionnettes. Puis ces éléments de base, intégrés dans une bibliothèque logicielle hiérarchisée, peuvent alors être appelés et intégrés à une mise en scène sans qu'il soit besoin de redéfinir le mouvement de marche ou de saut etc... Les capacités de construction progressive d'animation très sophistiquées apparaissent alors clairement. This arrangement constitutes one of the obvious advantages of the invention, because it makes it possible to create elementary animations of simple movements such as walking, jumping an animal, a movement of the body of the puppets. Then these basic elements, integrated into a hierarchical software library, can then be called and integrated into a staging without the need to redefine the movement of walking or jumping etc ... The progressive construction capabilities of very sophisticated animation then appear clearly.
Selon un mode avantageux de réalisation, le dispositif de mémoire comporte également soit des séquences sonores, soit un enregistrement de commandes à envoyer à un échantillonneur de son pour la commande de voix ou de musique de façon corrélée avec les mouvements des marionnettes. According to an advantageous embodiment, the memory device also includes either sound sequences, or a recording of commands to be sent to a sound sampler for voice or music control in a manner correlated with the movements of the puppets.
Cette disposition est un complément de l'invention, en ce qu'elle permet de synchroniser un fond sonore avec les mouvements des marionnettes, ce fond sonore pouvant comprendre soit de la musique, soit des bruitage ou voix enregistrées, par exemple pour la réalisation d'animations théatrales. This arrangement is a complement to the invention, in that it makes it possible to synchronize a sound background with the movements of the puppets, this sound background being able to include either music, sound effects or recorded voices, for example for the production of 'theatrical entertainment.
Selon une mise en oeuvre préférée, le procédé de réalisation et exécution d'animation de marionnettes à fils comporte deux étapes, la première étape consistant à réaliser un enregistrement de mouvements de marionnette pilotée en direct par un micro-ordinateur muni de manettes de commande ou autre interfaces utilisateurs, et de bibliothèques de mouvement élémentaires combinables entre eux, L'ensemble de ces mouvements ou chorégraphie étant transféré de la mémoire du micro-ordinateur vers la mémoire du système de commande des moteur lorsque l'enregistrement est considéré comme satisfaisant par l'utilisateur, le micro-ordinateur étant alors déconnecté du système de contrôle de la marionnette et de celle-ci, et la seconde étape consistant à mettre en marche en boucle fermée la lecture de l'enregistrement et la commande des moteurs animant la ou les marionnettes selon cet enregistrement. According to a preferred implementation, the method of making and executing animation of wire puppets comprises two steps, the first step consisting in making a recording of puppet movements controlled directly by a microcomputer equipped with joysticks or other user interfaces, and elementary motion libraries which can be combined with one another. All of these movements or choreography being transferred from the memory of the microcomputer to the memory of the engine control system when the recording is considered satisfactory by the user. user, the microcomputer then being disconnected from the puppet control system and the latter, and the second step consisting in starting in closed loop the reading of the recording and the control of the motors driving the puppets according to this recording.
Ce procédé de création d'animations de marionnettes offre à la fois la puissance de travail et de modification de l'ordinateur, et la souplesse et la facilité de transport des marionnettes autonomes actuelles. This process of creating puppet animations offers both the work and modification power of the computer, and the flexibility and ease of transport of current autonomous puppets.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés dans un but explicatif et nullement limitatif permet de mieux comprendre les avantages, buts et caractéristiques de l'invention. The description which follows, made with reference to the accompanying drawings for explanatory purposes and in no way limiting, allows a better understanding of the advantages, aims and characteristics of the invention.
La figure 1 représente l'ensemble des éléments du dispositif selon l'invention. Figure 1 shows all the elements of the device according to the invention.
La figure 2 détaille le mode de suspension et le portique de la marionnette. Figure 2 details the suspension mode and the portico of the puppet.
La figure 3 représente la configuration du socle comprenant les moteurs et le système électronique de lecture d'enregistrement et de contrôle des moteurs. FIG. 3 represents the configuration of the base comprising the motors and the electronic system for reading, recording and controlling the motors.
La figure 4 schématise les logiques de deux cartes électroniques, la première étant reliée au micro-ordinateur et l'autre étant placée dans le socle de la marionnette. Figure 4 shows schematically the logic of two electronic cards, the first being connected to the microcomputer and the other being placed in the base of the puppet.
La figure 5 détaille l'électronique de contrôle de la carte protocole RAM du socle de la marionnette. Figure 5 details the control electronics of the RAM protocol card on the puppet base.
Tel que représenté selon une disposition préférée sur la figure 1, le dispositif de pilotage de marionnette à fils comporte d'une part un pantin articulé dont le torse (1) est suspendu de façon fixe au centre d'une croix généralement réalisée à partir de deux morceaux essentiellement perpendiculaires en bois, métal ou plexiglas, assemblés de façon rigide en leur milieu et percés à leurs extrémités pour permettre le passage des fils de manipulation des membres (16). La tête (2), les bras (3) et les jambes (4) sont des éléments articulés en un ou plusieurs éléments, rattachés au torse et mobiles autour de différents axes de rotation, les mouvements de ces membres étant réalisés par la traction d'un ou plusieurs des fils (5) auxquels ces membres sont attachés. Des pantins plus sophistiqués comportent des contrôles des bras et des jambes en plusieurs fils distincts, par exemple avant bras, bras et main. Dans la description qui suit, nous utilisons une configuration simple avec un seul fil de contrôle par membre. As shown in a preferred arrangement in FIG. 1, the string puppet piloting device comprises on the one hand an articulated puppet whose torso (1) is fixedly suspended at the center of a cross generally made from two essentially perpendicular pieces of wood, metal or Plexiglas, rigidly assembled in the middle and pierced at their ends to allow the passage of the limb manipulation wires (16). The head (2), the arms (3) and the legs (4) are elements articulated in one or more elements, attached to the torso and movable around different axes of rotation, the movements of these members being carried out by the traction of 'one or more of the wires (5) to which these members are attached. More sophisticated puppets have arms and legs controls in several separate wires, for example forearm, arm and hand. In the following description, we use a simple configuration with only one control wire per member.
La croix de suspension de la marionnette est attachée elle même à un portique de déplacement (6) constitué par exemple de 2 tringles métalliques parallèles de section carrée évidées présentant une rainure inférieure, une troisième tringle essentiellement perpendiculaire aux deux précédentes étant suspendue par deux roulettes courant à l'intérieur des autres tringles, et lui permettant ainsi un mouvement selon une direction. The puppet's suspension cross is itself attached to a displacement gantry (6) consisting for example of 2 parallel metal rods of hollowed square section having a lower groove, a third rod essentially perpendicular to the previous two being suspended by two running casters inside the other rods, allowing it to move in one direction.
La croix de suspension de la marionnette est à son tour suspendue à une roulette courant dans la gorge de la troisième tringle, et peut donc se déplacer selon une direction perpendiculaire aux autres tringles. Ce dispositif de portique permet, comme on le comprend, des mouvements d'ensemble de la marionnette dans un plan déterminé par le plan des tringles.The puppet's suspension cross is in turn suspended from a caster running in the groove of the third rod, and can therefore move in a direction perpendicular to the other rods. This gantry device allows, as we understand, overall movements of the puppet in a plane determined by the plane of the rods.
Ces tringles peuvent être remplacées par des axes en tige filetée entrainés en rotation par des moteurs sur lesquels viennent coulisser les points de suspension de la croix de contrôle, ou par des rails à bobinage électromagnétique, pour accélérer les mouvements d'ensemble de la marionnette si nécessaire. These rods can be replaced by axes in threaded rod driven in rotation by motors on which the suspension points of the control cross slide, or by rails with electromagnetic winding, to accelerate the overall movements of the puppet if necessary.
L'ensemble du portique est attaché solidairement à une structure fixée sur un socle et supportant le poids de la marionnette et du portique. Cette structure peut par exemple être réalisée en tube acier ou alu de section carrée 1,5 cm. The whole gantry is securely attached to a structure fixed on a base and supporting the weight of the puppet and the gantry. This structure can for example be made of steel or aluminum tube with a 1.5 cm square section.
Les fils de contrôle des membres de la marionnette, généralement réalisés en
Nylon pour une question de résistance et de transparence, ainsi que des fils contrôlant les déplacement de la tringle mobile du portique et de la croix sous cette tringle mobile, c'est à dire dans notre exemple 7 fils distincts, sont regroupés dans un guide fil (7), qui peut être classiquement réalisé sous forme d'un tube en plastique souple, présentant peu d'angles droits risquant de gêner le bon passage des fils ou de détériorer ceux-ci.The control strings of the members of the puppet, generally made of
Nylon for a question of resistance and transparency, as well as threads controlling the movement of the movable rod of the gantry and the cross under this movable rod, that is to say in our example 7 separate wires, are grouped in a wire guide (7), which can conventionally be produced in the form of a flexible plastic tube, having few right angles which risk hampering the proper passage of the wires or damaging them.
Le tube guide fil vient se fixer à une pièce rigide, par exemple socle (8) du système mécanique supportant la marionnette, comportant les moteurs qui contrôlent l'enroulage des fils et donc la position des membres de la marionnette. Dans une configuration typique, la marionnette faisant quelques dizaines de centimètres de hauteur, le socle à une dimension de côté également de quelques dizaines de centimètres, et une épaisseur par exemple de 10 centimètres, présentant donc un volume permettant le logement de nombreux moteurs de commandes et d'électronique de contrôle, éventuellement au format standard type PC . Le socle est réalisé préférentiellement en métal, de manière à éviter les problèmes d'interférences HF dans le pilotage des moteurs de la part de sources extérieures. The wire guide tube is fixed to a rigid part, for example base (8) of the mechanical system supporting the puppet, comprising the motors which control the winding of the wires and therefore the position of the members of the puppet. In a typical configuration, the puppet being a few tens of centimeters high, the base also has a side dimension of a few tens of centimeters, and a thickness for example of 10 centimeters, therefore having a volume allowing the accommodation of numerous control motors and control electronics, possibly in standard PC type format. The base is preferably made of metal, so as to avoid problems of HF interference in the control of the motors from external sources.
Ce socle comporte, outre l'électronique de contrôle et d'alimentation, d'une part huit moteurs de type pas à pas (9), par exemple 48 pas, permettant le contrôle précis de chaque mouvement des fils, et alimentés par exemple en courant continu 12V, d'autre part une tringle de déplacement haut et bas de la marionnette (10). Cette tringle est mobile en mouvement selon une direction parallèle à sa longueur, et comporte une poulie autour de laquelle les fils viennent tourner. Le déplacement longitudinal de la tringle entraîne donc un mouvement d'ensemble des fils de contrôle des membres de la marionnette dans le guide fil, et par voie de conséquence, un mouvement d'ensemble vers le haut ou le bas de la marionnette. This base comprises, in addition to the control and supply electronics, on the one hand eight stepping type motors (9), for example 48 steps, allowing precise control of each movement of the wires, and supplied for example with 12V direct current, on the other hand a rod for moving the puppet up and down (10). This rod is movable in movement in a direction parallel to its length, and comprises a pulley around which the wires come to rotate. The longitudinal displacement of the rod therefore causes an overall movement of the control strings of the members of the puppet in the wire guide, and consequently, an overall movement up or down of the puppet.
Les moteurs pas à pas sont de type connu, ils sont typiquement fiés côte à côte au fond du socle, classiquement par vissage et comportent chacun sur leur axe un système d'enroulage de fil de Nylon tel qu'une bobine adaptée à enrouler quelques dizaines de centimètres de Nylon au maximum pour des marionnettes de quelques dizaines de centimètres de taille. Un montage à base de tiges filetées longues sur lesquelles vient coulisser un système de fixation du bout d'un fil est également envisageable, ou éventuellement des rails électromagnétiques autorisant des mouvements rapides de la marionnette. Des capteurs sont installés en bout de course des fils et bloquent éventuellement les moteurs dans ce cas. The stepping motors are of known type, they are typically tied side by side at the bottom of the base, conventionally by screwing and each have on their axis a winding system of nylon thread such as a coil adapted to wind a few tens centimeters of nylon at most for puppets a few tens of centimeters in size. An assembly based on long threaded rods on which slides a fixing system for the end of a wire is also possible, or possibly electromagnetic rails allowing rapid movements of the puppet. Sensors are installed at the end of the wire travel and possibly block the motors in this case.
Le socle comporte également une carte électronique de contrôle (11), dont la fonction principale est de lire l'enregistrement stocké en mémoire par exemple dans des
RAM, et d'envoyer aux différents moteurs les ordres de commandes qui leur sont destinés à chaque instant. Les dispositifs annexes, tels que alimentation de la carte électronique, typiquement en courant continu, et des moteurs pas à pas, ainsi que fusibles ou voyants de bon fonctionnement, sont également inclus dans le socle de la marionnette. En fin d'enregistrement, la carte électronique effectue un bouclage vers le début de l'enregistrement pour un fonctionnement en boucle permanente. Le fonctionnement détaillé de cette carte sera décrit plus loin.The base also includes an electronic control card (11), the main function of which is to read the recording stored in memory for example in
RAM, and to send to the various engines the orders of orders which are intended for them at any time. The ancillary devices, such as supply of the electronic card, typically in direct current, and of the stepping motors, as well as fuses or indicators of good functioning, are also included in the base of the puppet. At the end of the recording, the electronic card performs a looping towards the beginning of the recording for a permanent loop operation. The detailed operation of this card will be described later.
En mode lecture d'enregistrement, le dispositif se limite à ces éléments. In record playback mode, the device is limited to these elements.
En mode de création d'un enregistrement, la mémoire de la carte électronique (11) est chargée de données par l'intermédiaire de câbles de transmission (12) par exemple de type liaison série. Cette liaison est branchée sur une carte électronique de transformation des mouvements de marionnette en ordres moteurs, réalisée selon un format compatible avec les micro-ordinateurs connus, typiquement de type dit compatible PC (13). In record creation mode, the memory of the electronic card (11) is loaded with data via transmission cables (12), for example of the serial link type. This link is connected to an electronic card for transforming puppet movements into motor orders, produced in a format compatible with known microcomputers, typically of the so-called PC compatible type (13).
Pour permettre l'enregistrement de séquences de mouvements de la ou des marionnettes, I'ordinateur comporte d'une part un écran ou système de visualisation (14), d'autre part un clavier (15) pour les commandes ou données numériques précises ou pour entrer des mouvements calculables selon des formules fonctions du temps, enfin des manettes de commandes de jeux type mini-manches de pilotage classiquement utilisés dans les systèmes radiocommandés, assurant le contrôle simultané de plusieurs mouvements. Par exemple on peut envisager la commande de mouvement latéral et de mouvement avant-arrière du portique de suspension de la marionnette pour une manette, associé à une commande de mouvement vertical par un curseur placé à côté du manche. L'autre manette peut alors commander par exemple les mouvements des bras ou des jambes. To allow the recording of sequences of movements of the puppet (s), the computer comprises on the one hand a screen or display system (14), on the other hand a keyboard (15) for precise digital commands or data or to enter movements that can be calculated according to time function formulas, finally game joysticks such as mini-control sticks conventionally used in radio-controlled systems, ensuring the simultaneous control of several movements. For example, it is possible to envisage the lateral movement and front-rear movement control of the puppet suspension gantry for a joystick, associated with a vertical movement control by a cursor placed next to the handle. The other joystick can then control for example the movements of the arms or legs.
La capacité d'enregistrement de séquences définies de mouvements par les manettes ou autres interfaces d'entrée sur un système de stockage type disque dur permet de multiples opérations logiques sur tous les enregistrements stockés. II est typiquement réalisable de superposer des séquences de contrôles, en ajoutant par exemple un mouvement latéral d'ensemble de la marionnette à une série de mouvements des membres précédemment enregistrée. The capacity to record defined sequences of movements by joysticks or other input interfaces on a hard disk type storage system allows multiple logical operations on all stored records. It is typically possible to superimpose sequences of controls, for example by adding an overall lateral movement of the puppet to a series of previously recorded limb movements.
De même, la réalisation de chorégraphies complexes peut amener à enregistrer en premier lieu des mouvements de bras, puis dans un second temps des mouvements de jambes, enfin à superposer les deux séquences. On voit nettement qu'une procédure de programmation lente est possible, tout en gardant une séquence de mouvements de marionnettes rapide. Des mouvements complexes sont donc réalisables, qui n'auraient pu être obtenus par une animation manuelle directe des marionnettes. Likewise, performing complex choreographies can lead to recording first arm movements, then secondly leg movements, and finally to superimpose the two sequences. It is clearly seen that a slow programming procedure is possible, while keeping a sequence of rapid puppet movements. Complex movements are therefore achievable, which could not have been obtained by direct manual animation of the puppets.
II est de même possible de séparer les mouvements commandés pour chaque membre et de retravailler après un enregistrement, par une simple présentation des données enregistrées sous forme de tableau comportant en colonnes d'abord le temps, puis les différents moteurs et en lignes pour chaque moteur les commandes envoyées à chaque instant. Ce type de présentation en tableur est compatible avec l'écriture de procédures simples de programmation de mouvements lorsque ceux-ci sont exprimables en formules mathématiques. It is likewise possible to separate the movements ordered for each member and to rework after a recording, by a simple presentation of the data recorded in the form of a table comprising in columns first the time, then the different engines and in rows for each engine commands sent at all times. This type of spreadsheet presentation is compatible with writing simple procedures for programming movements when they can be expressed in mathematical formulas.
En ce qui concerne l'électronique de contrôle, elle se compose de trois parties tel qu'on peut le voir sur la figure 4. Regarding the control electronics, it consists of three parts as can be seen in Figure 4.
La première partie sert à la gestion des données sur le bus venant du PC, des compteurs (nombre de pas espaçant les commandes), de l'horloge (vitesse d'évolution de chaque moteur) et de l'adressage moteur (Aller, Retour et Stop). Le tout sera envoyé dans l'ordre à la mémoire de la carte dans le socle marionnette (en Ram ou Eprom). The first part is used for the management of data on the bus coming from the PC, the counters (number of steps spacing the commands), the clock (speed of evolution of each engine) and the engine addressing (Go, Return and Stop). Everything will be sent in order to the memory of the card in the puppet base (in Ram or Eprom).
Cette première partie électronique est ensuite déconnectée de la marionnette et reste attachée au PC dont elle complète les fonctions et constitue une carte d'extension.This first electronic part is then disconnected from the puppet and remains attached to the PC, of which it completes the functions and constitutes an expansion card.
De façon plus détaillée, I'impulsion d'activation (St) mise en forme de façon connue est comptée et démultiplexée. Le multiplexeur gère quatre pilotes de bus les uns après les autres. les deux premières impulsions sont réservées aux compteurs de pas. In more detail, the activation pulse (St) shaped in a known manner is counted and demultiplexed. The multiplexer manages four bus pilots one after the other. the first two pulses are reserved for step counters.
Ici on à 256 x 256 soit 65536 pas. Pour un moteur 48 pas, un tour représente trois centimètres de déplacement de fil en 48 pas. Pour un moteur 200 pas, il faut 200 pas pour un déplacement de 3 centimètres de fil selon les moteurs considérés. On transmet donc une information sur le nombre de pas entre deux actions sur les manettes de commande. Le troisième pilote affiche sur le bus la vitesse d'horloge générale des compteurs de pas et l'envoie au sélecteur de vitesse des moteurs à travers les bascules
D.Here we have 256 x 256 or 65536 steps. For a 48-step motor, one revolution represents three centimeters of wire displacement in 48 steps. For a 200-step motor, 200 steps are required for a displacement of 3 cm of wire depending on the motors considered. Information is therefore transmitted on the number of steps between two actions on the control levers. The third pilot displays on the bus the general clock speed of the step counters and sends it to the speed selector of the motors through the scales
D.
Le décalage de la commande des bascules D par rapport aux pilotes sert à garder stable sur les bascules les informations envoyées sur le bus. II y a sept vitesses présélectionnées et un arrêt général de l'horloge programmés sur quatre bits, ce qui laisse quatre autres bits de poids fort sur le bus disponibles pour la synchronisation d'un autre système ou d'événements extérieurs, par exemple allumage d'un spot ou commande d'une autre marionnette... The offset of the D flip-flop control relative to the pilots serves to keep the information sent on the bus stable on the flip-flops. There are seven preset speeds and a general stop of the clock programmed on four bits, which leaves four other most significant bits on the bus available for the synchronization of another system or external events, for example ignition of '' a spot or order from another puppet ...
Le quatrième pilote gère les commandes moteur Aller, Retour et Stop, affiche les données sur le bus et envoie l'information aux moteurs à travers les bascules. The fourth pilot manages the Go, Return and Stop motor commands, displays the data on the bus and sends the information to the motors through the scales.
Le premier monostable retarde l'impulsion d'activation (St) et l'allonge pour garder stables les données sur le bus de chaque pilote et le second monostable transfère l'information en sortie vers la Ram ou l'Eprom. A la quatrième information, la remise à zéro Compteurs est enclenchée et la boucle reprend au début. On voit donc bien qu'à chaque information sur le bus du PC, la commande d'activation (St) incrémente une boucle à rapport cyclique comprenant quatre informations principales:
le nombre de pas espaçant deux commandes
sept vitesses d'horloge et un stop
une synchronisation extérieure (16 possibilités)
trois adresses moteurs Aller, Retour et Stop.The first monostable delays the activation pulse (St) and lengthens it to keep the data on the bus of each pilot stable and the second monostable transfers the output information to the Ram or the Eprom. At the fourth information, the counter reset to zero is started and the loop resumes at the start. It is therefore clear that at each piece of information on the PC bus, the activation command (St) increments a duty cycle loop comprising four main pieces of information:
the number of steps between two commands
seven clock speeds and one stop
external synchronization (16 possibilities)
three Go, Return and Stop engine addresses.
La deuxième partie de l'électronique concerne les mémoires de stockage de données avec possibilité de l'étendre en fonction des besoins. Elle peut directement être chargée par le PC dans le cas de programme déjà défini (chorégraphie) avec une certaine rapidité. Une fois enregistrée elle tourne en boucle sur elle-même, la chorégraphie revenant au début à la fin de la séquence. The second part of the electronics concerns the data storage memories with the possibility of expanding it as required. It can be loaded directly by the PC in the case of a program already defined (choreography) with a certain speed. Once recorded it turns in a loop, the choreography returning to the beginning at the end of the sequence.
Plus précisément, la figure 5 décrit l'électronique de contrôle de la RAM. La bascule B1 met en forme le signal d'activation (St) du PC. Ce signal par la porte N1 provoque "Occupé" ou "Accusé de Réception" selon les conditions du système à ce moment, et attaque l'entrée "TRIM" de l'horloge 555 qui, à l'arrivée de l'impulsion, fait passer sa sortie "OUT" au niveau haut et la porte N1 au niveau bas. Une diode électroluminescente "Entrée de Données" indique la réception des données. A la fin des impulsions d'activation (St) venant du PC, le condensateur C1 se charge par la résistance R1 et P1, le temps de charge étant ajustable. La tension aux bornes du condensateur C1 provoque la remise à zéro de l'horloge 555. Tant que les impulsions
ST venant du PC arrivent (ou si l'inter est basculé), le condensateur C1 est déchargé par le transistor T1 et empêche la remise à zéro de l'horloge 555.More specifically, Figure 5 describes the RAM control electronics. The flip-flop B1 formats the activation signal (St) of the PC. This signal through gate N1 causes "Busy" or "Acknowledgment of receipt" depending on the conditions of the system at the time, and attacks the "TRIM" input of clock 555 which, when the pulse arrives, causes pass its output "OUT" at the high level and the gate N1 at the low level. A "Data Entry" LED indicates that data has been received. At the end of the activation pulses (St) coming from the PC, the capacitor C1 is charged by the resistor R1 and P1, the charging time being adjustable. The voltage across the capacitor C1 causes the clock 555 to be reset to zero. As long as the pulses
ST coming from the PC arrive (or if the inter is switched), the capacitor C1 is discharged by the transistor T1 and prevents the resetting of the clock 555.
Le flanc montant de ce signal sert d'impulsion d'horloge à la bascule B2. Le niveau haut présent à l'entrée D de la bascule B2 est transmis à sa sortie. La sortie de la porte N2 passe donc au niveau haut et fait basculer le mode réception de données en mode émetteur de données et active à travers 13 et la porte N1 le signal "Occupé" à destination du PC. Ce signal reste bloqué. The rising edge of this signal serves as a clock pulse for the flip-flop B2. The high level present at the input D of the flip-flop B2 is transmitted to its output. The output of gate N2 therefore goes high and switches the data reception mode to data transmitter mode and activates through 13 and gate N1 the "Busy" signal for the PC. This signal remains blocked.
Après une courte pause définie par le réseau composé par un réseau RC comprenant la résistance R2 et le condensateur C2, I'oscillateur qui tourne autour de N3 se met en marche et rempli la mémoire non utilisée par des zéros ce qui est permis puisque le pilote "Entrée de Données" est bloqué et le réseau de résistances R3 met au niveau bas le bus "Données". After a short pause defined by the network composed by an RC network comprising the resistor R2 and the capacitor C2, the oscillator which revolves around N3 starts and fills the unused memory with zeros which is allowed since the pilot "Data input" is blocked and the R3 resistance network lowers the "Data" bus.
Quand la ligne Total RAM passe au niveau haut (impulsion horloge) les sorties de la bascule B3 s'inversent pour passer du mode écriture WE en mode lecture OE vers la ou les RAMs ou Eproms et met en remise a zéro les compteurs d'adresses à travers 15 et M4. When the Total RAM line goes to the high level (clock pulse) the outputs of flip-flop B3 reverse to go from WE write mode in OE read mode to RAM or Eproms and resets the address counters to zero. through 15 and M4.
La sortie du signal St se fait par la porte N5 commandée par la ligne WE qui permet à l'oscillateur de délivrer une impulsion St et de bloquer la ligne "Occupé" externe. Le périphérique renvoie un signal "Occupé" qui bloque l'oscillateur (espace temps entre deux commandes). Dès que "Occupé" repasse au niveau bas (inactif)
I'oscillateur peut à nouveau envoyer St et le processus peut recommencer.The output of the signal St is done by the gate N5 controlled by the line WE which allows the oscillator to deliver a pulse St and to block the line "Busy" external. The device sends back a "Busy" signal which blocks the oscillator (space between two commands). As soon as "Busy" returns to the low level (inactive)
The oscillator can again send St and the process can start again.
Le réseau RC composé de la résistance R4 et du condensateur C3 décale légèrement St par rapport au signal d'habilitation des démultiplexeurs d'adresses pour que les données soient stables sur le bus lors du passage au niveau bas (actif) de St. The RC network composed of the resistor R4 and the capacitor C3 slightly shifts St with respect to the enabling signal of the address demultiplexers so that the data is stable on the bus when passing to the low (active) level of St.
Quand la ligne Total RAM repasse au niveau haut (impulsion) la bascule B5 inverse ses sorties qui à travers le réseau RC composé du condensateur C4 et de la résistance R5 provoque la remise à zéro de la bascule B2 et le processus reprend identiquement. When the Total RAM line goes back to the high level (pulse) the flip-flop B5 reverses its outputs which through the RC network composed of the capacitor C4 and the resistor R5 causes the reset of the flip-flop B2 and the process resumes identically.
La troisième partie gère à l'inverse de la première les données dans l'autre sens à l'aide de comparateurs et d'un même rapport cyclique permettant le tri des données en bloquant la ligne "Occupé" pendant l'écoulement du temps d'espacement des commandes (la ligne "Occupé" bloque la deuxième partie espace temps entre deux actions sur les manettes de commandes déjà mémorisées). The third part, unlike the first, manages the data in the other direction using comparators and the same cyclic report allowing the sorting of the data by blocking the "Busy" line during the passage of time d spacing of commands (the "Busy" line blocks the second part of the time space between two actions on the joysticks already memorized).
La mise en oeuvre du procédé de création d'animations est alors très simple et suit une décomposition en plusieurs étapes. Elle commence par une conception de la chorégraphie de la ou des marionnettes, puis par le transfert des enregistrements caractérisant les ordres à envoyer aux moteurs vers la carte électronique du socle de chaque marionnette. Ensuite, après déconnexion de l'ordinateur et des marionnettes,
I'animation peut être mise en marche en mode autonome.The implementation of the animation creation process is then very simple and follows a decomposition in several stages. It begins with a conception of the choreography of the puppet (s), then with the transfer of the recordings characterizing the orders to be sent to the motors to the electronic card of the base of each puppet. Then, after disconnecting from the computer and the puppets,
The animation can be started in autonomous mode.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation présentés mais s'étend au contraire aux perfectionnements et modifications à la portée de l'homme de l'art. II est clair par exemple que la description qui est fate avec 8 moteurs de contrôle peut être étendue à un nombre nettement plus important de moteurs avec un système absolument identique de pilotage électronique et de préprogrammation. Dans cette mesure, le contrôle d'une grande marionnette animant une ou deux autres petites marionnettes elle-même est possible. De même, le contrôle d'interfaces musicaux tels que des synthétiseurs ou échantillonneurs est réalisable et permet de corréler des mouvements des marionnettes avec des effets sonores ou des voix. L'enregistrement The scope of the present invention is not limited to the embodiments presented, but on the contrary extends to improvements and modifications within the reach of ordinary skill in the art. It is clear, for example, that the description which is brief with 8 control motors can be extended to a clearly greater number of motors with an absolutely identical system of electronic piloting and preprogramming. To this extent, the control of a large puppet animating one or two other small puppets itself is possible. Likewise, control of musical interfaces such as synthesizers or samplers is achievable and makes it possible to correlate the movements of the puppets with sound effects or voices. The record
Claims (13)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9615246A FR2756750B1 (en) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | WIRE PUPPET CONTROL SYSTEM |
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| FR (1) | FR2756750B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2001058557A3 (en) * | 2000-02-08 | 2002-04-11 | Schneider Yitzhak | Computerized puppet theatre |
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| CN103272390A (en) * | 2013-06-20 | 2013-09-04 | 西安电子科技大学 | Marionette show device, control system and control method |
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-
1996
- 1996-12-09 FR FR9615246A patent/FR2756750B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2756750B1 (en) | 1999-06-04 |
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