[發明專利]一種基于四柔索牽引并聯執行器的高架吊桿誤差校正方法

在審

• 申請號: 202010937266.4
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112077836A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 周姣;劉基順;車行;劉慶龍
• 申請（專利權）人: 北京北特圣迪科技發展有限公司
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/16
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

1.一種基于四柔索牽引并聯執行器的高架吊桿誤差校正方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在舞臺表演空間，舞臺表演區的地平面為舞臺水平面，舞臺水平面的四個角點為高架吊桿底部安裝位置，其中，舞臺水平面的四個角點按逆時針排列，依次表示為：角點a、角點b、角點c和角點d；角點a、角點b、角點c和角點d首尾相連，形成矩形；

在角點a安裝第1高架吊桿，第1高架吊桿的頂部吊點表示為吊點A，因此，第1高架吊桿表示為：aA；在角點b安裝第2高架吊桿，第2高架吊桿的頂部吊點表示為吊點B，因此，第2高架吊桿表示為：bB；在角點c安裝第3高架吊桿，第3高架吊桿的頂部吊點表示為吊點C，因此，第3高架吊桿表示為：cC；在角點d安裝第4高架吊桿，第4高架吊桿的頂部吊點表示為吊點D，因此，第4高架吊桿表示為：dD；吊點A、吊點B、吊點C和吊點D首尾相連，形成矩形；

步驟2，吊點A、吊點B、吊點C和吊點D分別安裝配置有編碼器A的卷繩機A、配置有編碼器B的卷繩機B、配置有編碼器C的卷繩機C和配置有編碼器D的卷繩機D；

執行器E通過第1繩索與卷繩機A相連，并可通過編碼器A實時記錄第1繩索的長度L₁；執行器E通過第2繩索與卷繩機B相連，并可通過編碼器B實時記錄第2繩索的長度L₂；執行器E通過第3繩索與卷繩機C相連，并可通過編碼器C實時記錄第3繩索的長度L₃；執行器E通過第4繩索與卷繩機D相連，并可通過編碼器D實時記錄第4繩索的長度L₄；

步驟3，在舞臺水平面，即：角點a、角點b、角點c和角點d圍成的矩形區域確定對角線交點O，以O點為坐標原點，建立三維空間坐標系x-y-z；其中，O點坐標值為O(0，0，0)；x方向是指與角點a到角點b連線平行的方向；y方向是指與角點b到角點c連線平行的方向；z方向是指與角點a到吊點A連線平行的方向；

步驟4，角點a、角點b、角點c、角點d、吊點A、吊點B、吊點C、吊點D在理想情況下圍成矩形，矩形的長度為L，寬度為W，高度為H；其中，長度L為角點a到角點b連線的距離；寬度W為角點b到角點c連線的距離；高度H為角點a到吊點A連線的距離；

角點a的理想坐標為角點b的理想坐標為角點c的理想坐標為角點d的理想坐標為

吊點A的理想坐標為吊點B的理想坐標為吊點C的理想坐標為吊點D的理想坐標為

由于第1高架吊桿、第2高架吊桿、第3高架吊桿和第4高架吊桿存在安裝誤差，并且，各吊點和角點存在測量誤差，因此，各吊點的坐標測量標定值分別為：吊點A的坐標測量標定值為吊點B的坐標測量標定值為吊點C的坐標測量標定值為吊點D的坐標測量標定值為其中，+Δ為安裝標定的誤差值；

步驟5，設各吊點的坐標解算值分別為：吊點A的坐標解算值為A(x₁，y₁，z₁)；吊點B的坐標解算值為B(x₂，y₂，z₂)；吊點C的坐標解算值為C(x₃，y₃，z₃)；吊點D的坐標解算值為D(x₄，y₄，z₄)；其中，各吊點的坐標解算值為待求值；

首先手動拖動執行器E位于坐標原點O點；然后，按設定的拖動規則，拖動執行器E到達不同的空間目標位置點；

每當拖動執行器E到達某個空間目標位置點(x₀，y₀，z₀)時，空間目標位置點(x₀，y₀，z₀)的坐標已知，并且，通過各編碼器，可記錄到各繩索長度值，分別為：第1繩索長度為L₁₀，第2繩索長度為L₂₀，第3繩索長度為L₃₀，第4繩索長度為L₄₀；

通過下式，建立與空間目標位置點(x₀，y₀，z₀)對應的方程：

(x₁-x₀)²+(y₁-y₀)²+(z₁-z₀)²＝L₁₀²

(x₂-x₀)²+(y₂-y₀)²+(z₂-z₀)²＝L₂₀²

(x₃-x₀)²+(y₃-y₀)²+(z₃-z₀)²＝L₃₀²

(x₄-x₀)²+(y₄-y₀)²+(z₄-z₀)²＝L₄₀²

假設共將執行器拖動到n個空間目標位置點，因此，可得到n個方程；求解n個方程形成的方程組，得到吊點A的坐標解算值A(x₁，y₁，z₁)、吊點B的坐標解算值B(x₂，y₂，z₂)、吊點C的坐標解算值C(x₃，y₃，z₃)和吊點D的坐標解算值D(x₄，y₄，z₄)；

步驟6，將各個吊點的坐標解算值與對應的坐標測量標定值進行比對，根據下式，分別得到吊點A的標定誤差值吊點B的標定誤差值吊點C的標定誤差值和吊點D的標定誤差值

步驟7，采用下式，將各個吊點標定誤差值的一半，疊加到對應的坐標測量標定值中，得到各吊點最終校正后的坐標值，即：吊點A的校正后的坐標值為A_j(x_1j，y_1j，z_1j)、吊點B的校正后的坐標值為B_j(x_2j，y_2j，z_2j)、吊點C的校正后的坐標值為C_j(x_3j，y_3j，z_3j)和吊點D的校正后的坐標值為和D_j(x_4j，y_4j，z_4j)；

步驟8，在實際表演時，根據各吊點校正后的坐標值和執行器E的目標位置，生成對卷繩機A、卷繩機B、卷繩機C和卷繩機D的控制指令，進而控制各個卷繩機自動動作，控制執行器E移動到目標位置，實現對執行器E的空間姿態控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于四柔索牽引并聯執行器的高架吊桿誤差校正方法，其特征在于，步驟5中，按設定的拖動規則，拖動執行器E到達不同的空間目標位置點，具體為：

以1個單位長度為間隔，拖動執行器E沿x軸正方向移動到不同的目標位置；

以1個單位長度為間隔，拖動執行器E沿x軸負方向移動到不同的目標位置；

以1個單位長度為間隔，拖動執行器E沿y軸正方向移動到不同的目標位置；

以1個單位長度為間隔，拖動執行器E沿y軸負方向移動到不同的目標位置；

以1個單位長度為間隔，拖動執行器E沿z軸正方向移動到不同的目標位置；

以1個單位長度為間隔，拖動執行器E沿z軸負方向移動到不同的目標位置。