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系統識別號 U0002-1607201414131400
中文論文名稱 結合平板與機器人之互動式打擊樂團-促進孩童於音樂與節奏學習動機之人機介面設計
英文論文名稱 The design of interactive percussion combined with tablet and robot – improve the motivation of learning music and rhythm for children
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生中文姓名 朱永龍
研究生英文姓名 Yung-Lung Chu
學號 601450223
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2014-06-26
論文頁數 59頁
口試委員 指導教授-周建興
委員-蘇木春
委員-江正雄
委員-周建興
中文關鍵字 樂高  爵士鼓  節奏  人機互動 
英文關鍵字 Lego  jazz  tempo  human computer interface 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 在玩樂中學習是幼童教育中重要的議題,邊玩樂邊學習可以給予孩童許多的想像空間,也可在玩樂的過程中讓他們可以產生創意以及懂得主動思考。大多數父母不單希望孩子可以在開心的環境下學習,也希望他們對學習的事物產生興趣,學習便能事半功倍。玩樂對於孩童的成長及學習過程中的重要性及有著根深柢固的影響。
  本論文設計出一結合樂高機器人與平板電腦之互動式打擊樂團,孩童使用平板電腦來編輯節奏樂譜,當編輯完成後,機器人樂團將依據樂譜所編的形式來演奏出打擊樂。除了自由編曲外,也可提升難度,配合系統所設定的背景音樂做節奏編輯。系統也擁有儲存樂譜的功能,不再需要花費大量時間在重新篇譜上,可以馬上將舊樂譜做修改。系統擁有一評分系統,系統將依據孩童所編輯完成的樂譜做評分,判斷出樂譜在節奏性上的好壞。
  藉此與機器人樂團的互動來提升孩童對音樂節奏上的興趣,刺激孩童自發性地重複使用,並藉由聆聽機器人所打擊出的節奏音樂,從音樂中瞭解出每個樂器的配合度,由此配合度的好壞來重複編輯以及修改樂譜,讓孩童在不知不覺中已經學會音樂節奏以及樂譜創作。
英文摘要 Fun in learning is an important issue in early childhood education. It not only gives children a lot of imagination, but also motivates their creativity and active thinking in the process. Most parents want their kids to learn in easy ways and also expect them to generate their interest while learning. Therefore, fun in learning plays a significant role and has a deep-rooted impact on growing children.

In this paper, we design an interactive percussion combined with Lego robots and tablet. First, children edit the rhythm of music with tablet. When the editing is completed, the robots will play the percussion according to the previous editing. In addition to free-arranger above, it can also doing rhythm editing with increasing level coordinate with the correspondent background music. Besides, you can record your work without spending great time on re-editing and can immediately make changes to your savings. Finally, our system will do the rating based on the children’s editing. It can determine the quality of the music in rhythm.

As a result, interact with the robotic percussion music can enhance children’s interest in music rhythm and stimulate kids spontaneously re-use. With listening the rhythm stroke by robot, understanding the fitness of each instrument and modify, children have learned unconsciously musical rhythm and music creation.
論文目次 目錄
致謝 -I-
目錄 -IV-
圖目錄 -VII-
表目錄 -X-
第一章 緒論 -1-
1.1 前言 -1-
1.2 研究動機 -1-
1.3 論文章節架構 -2-
第二章 背景知識與相關研究 -3-
2.1 爵士鼓介紹 -3-
2.2 音樂教學 -4-
2.2.1 肢體教學 -5-
2.2.2 樂器教學 -6-
2.2.3 平坂電腦音樂教學軟體 -8-
第三章 系統硬體設計 -13-
3.1 硬體設計 -14-
3.1.1 Arduino UNO -15-
3.1.2 藍芽模組 -17-
3.1.3 IO Expansion -17-
3.2 機器人外觀與樂器設計 -18-
3.2.1 機器人外觀設計 -18-
3.2.2 樂器選擇 -20-
3.3 流程圖 -26-
第四章 軟體設計 -28-
4.1 系統運作流程 -28-
4.2 平板軟體設計 -30-
4.2.1 樂譜編輯介面 -31-
4.2.2 播放提示功能 -33-
4.2.3 加入背景音樂 -35-
4.2.4 儲存和讀取 -35-
4.3 評分系統 -37-
4.3.1 評分方法1 -37-
4.3.2 correlation and dependence(相關係數) -38-
第五章 系統測試 -42-
5.1 實際測試系統 -42-
5.1.1 硬體測試 -42-
5.2 教學測試 -45-
5.3 使用者測試 -47-
第六章 結論與未來展望 -53-
參考文獻 -54-
附錄一 -58-


圖目錄
圖 2.1 爵士鼓外觀 -3-
圖 2.2 肢體律動 -5-
圖 2.3 敲擊式樂器(木琴) -6-
圖 2.4 口琴 -6-
圖 2.5 玩具鋼琴 -7-
圖 2.6 電子吉他 -7-
圖 2.7 玩具喇叭 -7-
圖 2.8 電子長號 -7-
圖 2.9 音樂教學軟體 -8-
圖 2.10 音樂教學軟體之大哥不要跑 -9-
圖 2.11 GarageBand -10-
圖 2.12 GarageBand吉他撥弦 -10-
圖 2.13 The reacTable -11-
圖 2.14 混合實境音樂互動系統 -12-
圖 3.1 系統架構圖 -13-
圖 3.2 硬體架構圖 -14-
圖 3.3 Arduino UNO -15-
圖 3.4 4.0藍芽模組 -17-
圖 3.5 IO Expansion -18-
圖 3.6 樂高機器人 -19-
圖 3.7 SG-90伺服馬達 -19-
圖 3.8 (a)大鼓、(b)塑膠桶 -21-
圖 3.9 (a)小鼓[23]、(b)鐵蓋 -21-
圖 3.10 (a) HI-HAT [24]、(b)砂糖包 -21-
圖 3.11 (a)銅鈸Crash [25]、(b) 玻璃杯 -22-
圖 3.12 (a)銅鈸Ride [25],(b)鈴鐺 -22-
圖 3.13 機器人外觀1 -23-
圖 3.14 機器人外觀2 -23-
圖 3.15 機器人外觀3 -24-
圖 3.16 機器人外觀4 -24-
圖 3.17 機器人外觀5 -25-
圖 3.18 機器人外觀6 -25-
圖 3.19 系統流程圖 -27-
圖 4.1 系統流程圖 -29-
圖 4.2 平板介面 -30-
圖 4.3 樂譜編輯介面 -31-
圖 4.4 節拍0拍 -32-
圖 4.5 節拍1拍 -32-
圖 4.6 節拍1拍 -32-
圖 4.7 節拍2拍 -32-
圖 4.8 時間提示光條移動 -33-
圖 4.9 時間軸提示光條接觸節拍點 -34-
圖 4.10 加入音樂 -35-
圖 4.11 儲存檔案 -36-
圖 4.12 節拍點集中與分散差別 -39-
圖 4.13 correlation正相關 -40-
圖 4.14 相關係數 -41-
圖 5.1 樂譜節拍設計 (a)每秒2下 (b)每秒3次 (c)每秒4次 -44-
圖 5.2 同時敲擊測試樂譜 -45-
圖 5.3 華山展覽照片 -48-
圖 5.4 問卷統計圓餅圖 -49-


表目錄
表 3.1 Arduino UNO規格 -16-
表 3.2 伺服馬達規格 -20-
表 3.3 樂器選擇 -20-
表 4.1 一小節內分數標準 -37-
表 5.1 教學對象1樂譜分數 -46-
表 5.2 教學對象2樂譜分數 -46-
表 5.3 問卷結果統計表 -50-

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論文使用權限
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