CN112077836B - 一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法 - Google Patents

一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法，包括：建立三维空间坐标系x‑y‑z；确定各吊点的坐标测量标定值；按设定的拖动规则，拖动执行器E到达不同的空间目标位置点，并记录各绳索长度值；求解方程组，得到各吊点的坐标解算值；将各个吊点的坐标解算值与对应的坐标测量标定值进行比对，得到吊点标定误差值；将各个吊点标定误差值的一半，叠加到对应的坐标测量标定值中，得到各吊点最终校正后的坐标值。该方法能减少由于高架吊杆的吊点位置导致的绳索长度误差，使其控制精度得到了提升。另外，在整体实现过程中，算法简单，非常适合应用于各种舞台空间。

Description

一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法
技术领域
本发明属于舞台表演创新技术研发技术领域，具体涉及一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法。
背景技术
舞台四柔索牵引并联执行器表演***的结构为：在表演区的四个角区各设置一个高架吊杆，每个高架吊杆的顶部，即吊点位置安装一台卷扬机，每台卷扬机的出绳端伸出一根绳索，该绳索的另一端通过一个滑轮后连接到执行器；因此，四根绳索通过并联运动，带动执行器在空间范围内任意运动。
一般情况下，通过控制绳索长度的缩放，就可以使执行器在舞台表演区与高架吊杆组成的三维空间内任意活动，而绳索的缩放却与四个角区的高架吊杆位置有着重要的联系。
在往常的使用中，一般会根据角区高架吊杆的吊点位置与执行器目标位置，进行绳索长度的计算，从而利用计算出来的绳索长度值进行卷扬机缩放绳索的指令，进而最大程度使执行器运动到目标位置。但在实际使用中，由于工作环境的变化或者表演区的不规则等，高架吊杆的吊点位置一般由人工测量衡定，此种方式带来以下问题：(1)由于环境问题及测量人员的测量方法不同，导致人工测量得到的高架吊杆吊点位置产生高度误差，该误差可直接影响绳索缩放长度的计算值，从而导致四柔索牵引并联执行器在空间范围中目标位置的偏差。为了更好的对表演***进行控制，需要精确的确定各根高架吊杆吊点位置。
目前在已有的表演***中，大部人研究者与实验者是通过人为添加经验常数值，从而修正测量得到的高架吊杆吊点位置，得到高架吊杆吊点位置修正值。但不足的是，经验值的添加使其顾此失彼，由于表演***为四柔索并联***，各参数互相制约互相牵制互相反馈，因此，添加经验值方法仍然会导致最终控制效果较差。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法，包括以下步骤：
步骤1，在舞台表演空间，舞台表演区的地平面为舞台水平面，舞台水平面的四个角点为高架吊杆底部安装位置，其中，舞台水平面的四个角点按逆时针排列，依次表示为：角点a、角点b、角点c和角点d；角点a、角点b、角点c和角点d首尾相连，形成矩形；
在角点a安装第1高架吊杆，第1高架吊杆的顶部吊点表示为吊点A，因此，第1高架吊杆表示为：aA；在角点b安装第2高架吊杆，第2高架吊杆的顶部吊点表示为吊点B，因此，第2高架吊杆表示为：bB；在角点c安装第3高架吊杆，第3高架吊杆的顶部吊点表示为吊点C，因此，第3高架吊杆表示为：cC；在角点d安装第4高架吊杆，第4高架吊杆的顶部吊点表示为吊点D，因此，第4高架吊杆表示为：dD；吊点A、吊点B、吊点C和吊点D首尾相连，形成矩形；
步骤2，吊点A、吊点B、吊点C和吊点D分别安装配置有编码器A的卷绳机A、配置有编码器B的卷绳机B、配置有编码器C的卷绳机C和配置有编码器D的卷绳机D；
执行器E通过第1绳索与卷绳机A相连，并可通过编码器A实时记录第1绳索的长度L1；执行器E通过第2绳索与卷绳机B相连，并可通过编码器B实时记录第2绳索的长度L2；执行器E通过第3绳索与卷绳机C相连，并可通过编码器C实时记录第3绳索的长度L3；执行器E通过第4绳索与卷绳机D相连，并可通过编码器D实时记录第4绳索的长度L4；
步骤3，在舞台水平面，即：角点a、角点b、角点c和角点d围成的矩形区域确定对角线交点O，以O点为坐标原点，建立三维空间坐标系x-y-z；其中，O点坐标值为O(0，0，0)；x方向是指与角点a到角点b连线平行的方向；y方向是指与角点b到角点c连线平行的方向；z方向是指与角点a到吊点A连线平行的方向；
步骤4，角点a、角点b、角点c、角点d、吊点A、吊点B、吊点C、吊点D在理想情况下围成矩形，矩形的长度为L，宽度为W，高度为H；其中，长度L为角点a到角点b连线的距离；宽度W为角点b到角点c连线的距离；高度H为角点a到吊点A连线的距离；
角点a的理想坐标为角点b的理想坐标为/>角点c的理想坐标为/>角点d的理想坐标为/>
吊点A的理想坐标为吊点B的理想坐标为/>吊点C的理想坐标为/>吊点D的理想坐标为/>
由于第1高架吊杆、第2高架吊杆、第3高架吊杆和第4高架吊杆存在安装误差，并且，各吊点和角点存在测量误差，因此，各吊点的坐标测量标定值分别为：吊点A的坐标测量标定值为吊点B的坐标测量标定值为/>吊点C的坐标测量标定值为/> 吊点D的坐标测量标定值为其中，+Δ为安装标定的误差值；
步骤5，设各吊点的坐标解算值分别为：吊点A的坐标解算值为A(x1，y1，z1)；吊点B的坐标解算值为B(x2，y2，z2)；吊点C的坐标解算值为C(x3，y3，z3)；吊点D的坐标解算值为D(x4，y4，z4)；其中，各吊点的坐标解算值为待求值；
首先手动拖动执行器E位于坐标原点O点；然后，按设定的拖动规则，拖动执行器E到达不同的空间目标位置点；
每当拖动执行器E到达某个空间目标位置点(x0，y0，z0)时，空间目标位置点(x0，y0，z0)的坐标已知，并且，通过各编码器，可记录到各绳索长度值，分别为：第1绳索长度为L10，第2绳索长度为L20，第3绳索长度为L30，第4绳索长度为L40；
通过下式，建立与空间目标位置点(x0，y0，z0)对应的方程：
(x1-x0)2+(y1-y0)2+(z1-z0)2＝L10 2
(x2-x0)2+(y2-y0)2+(z2-z0)2＝L20 2
(x3-x0)2+(y3-y0)2+(z3-z0)2＝L30 2
(x4-x0)2+(y4-y0)2+(z4-z0)2＝L40 2
假设共将执行器拖动到n个空间目标位置点，因此，可得到n个方程；求解n个方程形成的方程组，得到吊点A的坐标解算值A(x1，y1，z1)、吊点B的坐标解算值B(x2，y2，z2)、吊点C的坐标解算值C(x3，y3，z3)和吊点D的坐标解算值D(x4，y4，z4)；
步骤6，将各个吊点的坐标解算值与对应的坐标测量标定值进行比对，根据下式，分别得到吊点A的标定误差值吊点B的标定误差值/>吊点C的标定误差值/>和吊点D的标定误差值/>
步骤7，采用下式，将各个吊点标定误差值的一半，叠加到对应的坐标测量标定值中，得到各吊点最终校正后的坐标值，即：吊点A的校正后的坐标值为Aj(x1j，y1j，z1j)、吊点B的校正后的坐标值为Bj(x2j，y2j，z2j)、吊点C的校正后的坐标值为Cj(x3j，y3j，z3j)和吊点D的校正后的坐标值为和Dj(x4j，y4j，z4j)；
步骤8，在实际表演时，根据各吊点校正后的坐标值和执行器E的目标位置，生成对卷绳机A、卷绳机B、卷绳机C和卷绳机D的控制指令，进而控制各个卷绳机自动动作，控制执行器E移动到目标位置，实现对执行器E的空间姿态控制。
优选的，步骤5中，按设定的拖动规则，拖动执行器E到达不同的空间目标位置点，具体为：
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿x轴正方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿x轴负方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿y轴正方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿y轴负方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿z轴正方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿z轴负方向移动到不同的目标位置。
本发明提供的一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法具有以下优点：
利用舞台水平面的便捷性及易测性，首先以舞台剧场的几何中心处为坐标原点，然后令执行器从坐标原点开始，以单位长度进行移动，通过移动执行器后，高架吊杆所牵引的四根柔索会产生不同的绳索长度，记录绳索长度，然后利用数学模型解算出高架吊杆牵引出绳端的吊点坐标值，然后利用实际测试到的坐标值与其数学模型解算出的坐标值进行对比校正，该方法能减少由于高架吊杆的吊点位置导致的绳索长度误差，使其控制精度得到了提升。另外，在整体实现过程中，算法简单，非常适合应用于各种舞台空间。
附图说明
图1为本发明提供的舞台范围三维空间尺寸的几何简图；
图2为本发明提供的一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有技术中，由于高架吊杆的吊点位置存在测量误差，采用添加经验值进行修正的方式，仍然会引起位置标定和***控制上的一些误差，从而给执行器的运动精度带来很大的影响。
基于此，本发明提供一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法，参考图2和图1，包括以下步骤：
步骤1，在舞台表演空间，舞台表演区的地平面为舞台水平面，舞台水平面的四个角点为高架吊杆底部安装位置，其中，舞台水平面的四个角点按逆时针排列，依次表示为：角点a、角点b、角点c和角点d；角点a、角点b、角点c和角点d首尾相连，形成矩形；
在角点a安装第1高架吊杆，第1高架吊杆的顶部吊点表示为吊点A，因此，第1高架吊杆表示为：aA；在角点b安装第2高架吊杆，第2高架吊杆的顶部吊点表示为吊点B，因此，第2高架吊杆表示为：bB；在角点c安装第3高架吊杆，第3高架吊杆的顶部吊点表示为吊点C，因此，第3高架吊杆表示为：cC；在角点d安装第4高架吊杆，第4高架吊杆的顶部吊点表示为吊点D，因此，第4高架吊杆表示为：dD；吊点A、吊点B、吊点C和吊点D首尾相连，形成矩形；
步骤2，吊点A、吊点B、吊点C和吊点D分别安装配置有编码器A的卷绳机A、配置有编码器B的卷绳机B、配置有编码器C的卷绳机C和配置有编码器D的卷绳机D；
执行器E通过第1绳索与卷绳机A相连，并可通过编码器A实时记录第1绳索的长度L1；执行器E通过第2绳索与卷绳机B相连，并可通过编码器B实时记录第2绳索的长度L2；执行器E通过第3绳索与卷绳机C相连，并可通过编码器C实时记录第3绳索的长度L3；执行器E通过第4绳索与卷绳机D相连，并可通过编码器D实时记录第4绳索的长度L4；
步骤3，在舞台水平面，即：角点a、角点b、角点c和角点d围成的矩形区域，利用舞台水平面的便捷性，利用工具确定舞台水平面中对角线交点O，以O点为坐标原点，建立三维空间坐标系x-y-z；其中，O点即为整个舞台水平面的几何中心坐标原点，其坐标值为O(0，0，0)；x方向是指与角点a到角点b连线平行的方向；y方向是指与角点b到角点c连线平行的方向；z方向是指与角点a到吊点A连线平行的方向；
步骤4，角点a、角点b、角点c、角点d、吊点A、吊点B、吊点C、吊点D在理想情况下围成矩形，矩形的长度为L，宽度为W，高度为H；其中，长度L为角点a到角点b连线的距离；宽度W为角点b到角点c连线的距离；高度H为角点a到吊点A连线的距离；
根据舞台的实际尺寸，长L、宽W和高H，便可以获得图1中高架吊杆各吊点的坐标值，假设测量安装以及标定无误差，则理想情况下，各角点和吊点的理想坐标分别为：
角点a的理想坐标为角点b的理想坐标为/>角点c的理想坐标为/>角点d的理想坐标为/>
吊点A的理想坐标为吊点B的理想坐标为/>吊点C的理想坐标为/>吊点D的理想坐标为/>
由于第1高架吊杆、第2高架吊杆、第3高架吊杆和第4高架吊杆存在安装误差，并且，各吊点和角点存在测量误差，因此，各吊点的坐标测量标定值分别为：吊点A的坐标测量标定值为吊点B的坐标测量标定值为/>吊点C的坐标测量标定值为/> 吊点D的坐标测量标定值为其中，+Δ为安装标定的误差值；
步骤5，设各吊点的坐标解算值分别为：吊点A的坐标解算值为A(x1，y1，z1)；吊点B的坐标解算值为B(x2，y2，z2)；吊点C的坐标解算值为C(x3，y3，z3)；吊点D的坐标解算值为D(x4，y4，z4)；其中，各吊点的坐标解算值为待求值；
首先手动拖动执行器E位于坐标原点O点；然后，按设定的拖动规则，拖动执行器E到达不同的空间目标位置点；
每当拖动执行器E到达某个空间目标位置点(x0，y0，z0)时，空间目标位置点(x0，y0，z0)的坐标已知，并且，通过各编码器，可记录到各绳索长度值，分别为：第1绳索长度为L10，第2绳索长度为L20，第3绳索长度为L30，第4绳索长度为L40；
通过下式，建立与空间目标位置点(x0，y0，z0)对应的方程：
(x1-x0)2+(y1-y0)2+(z1-z0)2＝L10 2
(x2-x0)2+(y2-y0)2+(z2-z0)2＝L20 2
(x3-x0)2+(y3-y0)2+(z3-z0)2＝L30 2
(x4-x0)2+(y4-y0)2+(z4-z0)2＝L40 2
假设共将执行器拖动到n个空间目标位置点，因此，可得到n个方程；求解n个方程形成的方程组，得到吊点A的坐标解算值A(x1，y1，z1)、吊点B的坐标解算值B(x2，y2，z2)、吊点C的坐标解算值C(x3，y3，z3)和吊点D的坐标解算值D(x4，y4，z4)；
本步骤中，按设定的拖动规则，拖动执行器E到达不同的空间目标位置点，具体为：
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿x轴正方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿x轴负方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿y轴正方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿y轴负方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿z轴正方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿z轴负方向移动到不同的目标位置。
例如，移动执行器E的位置坐标，以表演区的几何中心原点坐标O为起点，以坐标系O-xyz为尺度，每一次移动1个单位长度，则详细步骤为：
(1)若将执行器E点移动到原点O处，则执行器E点的新坐标为E(x0＝0，y0＝0，z0＝0)，且移动后的绳索长度经过测量已知为(L11，L21，L31，L41)，则将该类值代入到上式方程中可得：
(x1-0)2+(y1-0)2+(z1-0)2＝L11 2
(x2-0)2+(y2-0)2+(z2-0)2＝L21 2
(x3-0)2+(y3-0)2+(z3-0)2＝L31 2
(x4-0)2+(y4-0)2+(z4-0)2＝L41 2
该公式可化简为：
(x1)2+(y1)2+(z1)2＝L11 2
(x2)2+(y2)2+(z2)2＝L21 2
(x3)2+(y3)2+(z3)2＝L31 2
(x4)2+(y4)2+(z4)2＝L41 2
(2)将执行器E点沿y轴正方向移动一个单位长度1，则执行器E点的新坐标为E(x0＝0，y0＝1，z0＝0)，且移动后的绳索长度经过测量已知为(L12，L22，L32，L42)，则将该类值值代入到上式方程中可得：
(x1-0)2+(y1-1)2+(z1-0)2＝L12 2
(x2-0)2+(y2-1)2+(z2-0)2＝L22 2
(x3-0)2+(y3-1)2+(z3-0)2＝L32 2
(x4-0)2+(y4-1)2+(z4-0)2＝L42 2
该公式可化简为：
(x1)2+(y1-1)2+(z1)2＝L12 2
(x2)2+(y2-1)2+(z2)2＝L22 2
(x3)2+(y3-1)2+(z3)2＝L32 2
(x4)2+(y4-1)2+(z4)2＝L42 2
(3)将执行器E点沿y轴负方向移动一个单位长度1，则执行器E点的新坐标为E(x0＝0，y0＝-1，z0＝0)，且移动后的绳索长度经过测量已知为(L13，L23，L33，L43)，则将该类值代入到上式方程中可得：
(x1-0)2+(y1+1)2+(z1-0)2＝L13 2
(x2-0)2+(y2+1)2+(z2-0)2＝L23 2
(x3-0)2+(y3+1)2+(z3-0)2＝L33 2
(x4-0)2+(y4+1)2+(z4-0)2＝L43 2
该公式可化简为：
(x1)2+(y1+1)2+(z1)2＝L13 2
(x2)2+(y2+1)2+(z2)2＝L23 2
(x3)2+(y3+1)2+(z3)2＝L33 2
(x4)2+(y4+1)2+(z4)2＝L43 2
(4)将执行器E点沿x轴正方向移动一个单位长度1，则执行器E点的新坐标为E(x0＝1，y0＝0，z0＝0)，且移动后的绳索长度经过测量已知为(L14，L24，L34，L44)，则将该类值代入到上式方程中可得：
(x1-1)2+(y1-0)2+(z1-0)2＝L14 2
(x2-1)2+(y2-0)2+(z2-0)2＝L24 2
(x3-1)2+(y3-0)2+(z3-0)2＝L34 2
(x4-1)2+(y4-0)2+(z4-0)2＝L44 2
该公式可化简为：
(x1-1)2+(y1)2+(z1)2＝L14 2
(x2-1)2+(y2)2+(z2)2＝L24 2
(x3-1)2+(y3)2+(z3)2＝L34 2
(x4-1)2+(y4)2+(z4)2＝L44 2
(2)将执行器E点沿x轴负方向移动一个单位长度1，则执行器E点的新坐标为E(x0＝-1，y0＝0，z0＝0)，且移动后的绳索长度经过测量已知为(L15，L25，L35，L45)，则将该类值代入到上式方程中可得：
(x1+1)2+(y1-0)2+(z1-0)2＝L15 2
(x2+1)2+(y2-0)2+(z2-0)2＝L25 2
(x3+1)2+(y3-0)2+(z3-0)2＝L35 2
(x4+1)2+(y4-0)2+(z4-0)2＝L45 2
该公式可化简为：
(x1+1)2+(y1)2+(z1)2＝L15 2
(x2+1)2+(y2)2+(z2)2＝L25 2
(x3+1)2+(y3)2+(z3)2＝L35 2
(x4+1)2+(y4)2+(z4)2＝L45 2
步骤6，将各个吊点的坐标解算值与对应的坐标测量标定值进行比对，根据下式，分别得到吊点A的标定误差值吊点B的标定误差值/>吊点C的标定误差值/>和吊点D的标定误差值/>
步骤7，采用下式，将各个吊点标定误差值的一半，叠加到对应的坐标测量标定值中，得到各吊点最终校正后的坐标值，即：吊点A的校正后的坐标值为Aj(x1j，y1j，z1j)、吊点B的校正后的坐标值为Bj(x2j，y2j，z2j)、吊点C的校正后的坐标值为Cj(x3j，y3j，z3j)和吊点D的校正后的坐标值为和Dj(x4j，y4j，z4j)；
在实际应用中，各吊点的理想坐标值(Ai，Bi，Ci，Di)由于舞台工艺，建造、环境等各方面的干扰，难以获得真正的理想值。所以通常情况下，将理想坐标值标定后的测量标定值(A′，B′，C′，D′)认同为理想坐标值，即(Ai＝A′，Bi＝B′，Ci＝C′，Di＝D′)。那么对于误差的校正，也就属于对测量标定值(A′，B′，C′，D′)的校正。
根据上述步骤，本发明获得了测量标定值与坐标解算值之间的误差值，将该误差值的一半叠加到测量标定值中，可对整个装置控制***进行校正，最终得到校正后的坐标值(Aj，Bj，Cj，Dj)。
步骤8，在实际表演时，根据各吊点校正后的坐标值和执行器E的目标位置，生成对卷绳机A、卷绳机B、卷绳机C和卷绳机D的控制指令，进而控制各个卷绳机自动动作，控制执行器E移动到目标位置，实现对执行器E的空间姿态控制。
本发明提供的一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法，主要思路为：
利用舞台水平面的便捷性及易测性，首先以舞台剧场的几何中心处为坐标原点，然后令执行器从坐标原点开始，以单位长度进行移动，通过移动执行器后，高架吊杆所牵引的四根柔索会产生不同的绳索长度，记录绳索长度，然后利用数学模型解算出高架吊杆牵引出绳端的吊点坐标值，然后利用实际测试到的坐标值与其数学模型解算出的坐标值进行对比校正，该方法能减少由于高架吊杆的吊点位置导致的绳索长度误差，使其控制精度得到了提升。另外，在整体实现过程中，算法简单，非常适合应用于各种舞台空间。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在舞台表演空间，舞台表演区的地平面为舞台水平面，舞台水平面的四个角点为高架吊杆底部安装位置，其中，舞台水平面的四个角点按逆时针排列，依次表示为：角点a、角点b、角点c和角点d；角点a、角点b、角点c和角点d首尾相连，形成矩形；
在角点a安装第1高架吊杆，第1高架吊杆的顶部吊点表示为吊点A，因此，第1高架吊杆表示为：aA；在角点b安装第2高架吊杆，第2高架吊杆的顶部吊点表示为吊点B，因此，第2高架吊杆表示为：bB；在角点c安装第3高架吊杆，第3高架吊杆的顶部吊点表示为吊点C，因此，第3高架吊杆表示为：cC；在角点d安装第4高架吊杆，第4高架吊杆的顶部吊点表示为吊点D，因此，第4高架吊杆表示为：dD；吊点A、吊点B、吊点C和吊点D首尾相连，形成矩形；
步骤2，吊点A、吊点B、吊点C和吊点D分别安装配置有编码器A的卷绳机A、配置有编码器B的卷绳机B、配置有编码器C的卷绳机C和配置有编码器D的卷绳机D；
执行器E通过第1绳索与卷绳机A相连，并可通过编码器A实时记录第1绳索的长度L1；执行器E通过第2绳索与卷绳机B相连，并可通过编码器B实时记录第2绳索的长度L2；执行器E通过第3绳索与卷绳机C相连，并可通过编码器C实时记录第3绳索的长度L3；执行器E通过第4绳索与卷绳机D相连，并可通过编码器D实时记录第4绳索的长度L4；
步骤3，在舞台水平面，即：角点a、角点b、角点c和角点d围成的矩形区域确定对角线交点O，以O点为坐标原点，建立三维空间坐标系x-y-z；其中，O点坐标值为O(0,0,0)；x方向是指与角点a到角点b连线平行的方向；y方向是指与角点b到角点c连线平行的方向；z方向是指与角点a到吊点A连线平行的方向；
步骤4，角点a、角点b、角点c、角点d、吊点A、吊点B、吊点C、吊点D在理想情况下围成长方体，长方体的长度为L，宽度为W，高度为H；其中，长度L为角点a到角点b连线的距离；宽度W为角点b到角点c连线的距离；高度H为角点a到吊点A连线的距离；
角点a的理想坐标为角点b的理想坐标为/>角点c的理想坐标为/>角点d的理想坐标为/>
吊点A的理想坐标为吊点B的理想坐标为/>吊点C的理想坐标为/>吊点D的理想坐标为/>
由于第1高架吊杆、第2高架吊杆、第3高架吊杆和第4高架吊杆存在安装误差，并且，各吊点和角点存在测量误差，因此，各吊点的坐标测量标定值分别为：吊点A的坐标测量标定值为吊点B的坐标测量标定值为/>吊点C的坐标测量标定值为/> 吊点D的坐标测量标定值为其中，+Δ为安装标定的误差值；
步骤5，设各吊点的坐标解算值分别为：吊点A的坐标解算值为A(x1,y1,z1)；吊点B的坐标解算值为B(x2,y2,z2)；吊点C的坐标解算值为C(x3,y3,z3)；吊点D的坐标解算值为D(x4,y4,z4)；其中，各吊点的坐标解算值为待求值；
首先手动拖动执行器E位于坐标原点O点；然后，按设定的拖动规则，拖动执行器E到达不同的空间目标位置点；
每当拖动执行器E到达某个空间目标位置点(x0,y0,z0)时，空间目标位置点(x0,y0,z0)的坐标已知，并且，通过各编码器，可记录到各绳索长度值，分别为：第1绳索长度为L10，第2绳索长度为L20，第3绳索长度为L30，第4绳索长度为L40；
通过下式，建立与空间目标位置点(x0,y0,z0)对应的方程：
(x1-x0)2+(y1-y0)2+(z1-z0)2＝L10 2
(x2-x0)2+(y2-y0)2+(z2-z0)2＝L20 2
(x3-x0)2+(y3-y0)2+(z3-z0)2＝L30 2
(x4-x0)2+(y4-y0)2+(z4-z0)2＝L40 2
假设共将执行器拖动到n个空间目标位置点，因此，可得到n个方程；求解n个方程形成的方程组，得到吊点A的坐标解算值A(x1,y1,z1)、吊点B的坐标解算值B(x2,y2,z2)、吊点C的坐标解算值C(x3,y3,z3)和吊点D的坐标解算值D(x4,y4,z4)；
步骤6，将各个吊点的坐标解算值与对应的坐标测量标定值进行比对，根据下式，分别得到吊点A的标定误差值吊点B的标定误差值/>吊点C的标定误差值/>和吊点D的标定误差值/>
步骤7，采用下式，将各个吊点标定误差值的一半，叠加到对应的坐标测量标定值中，得到各吊点最终校正后的坐标值，即：吊点A的校正后的坐标值为Aj(x1j,y1j,z1j)、吊点B的校正后的坐标值为Bj(x2j,y2j,z2j)、吊点C的校正后的坐标值为Cj(x3j,y3j,z3j)和吊点D的校正后的坐标值为和Dj(x4j,y4j,z4j)；
步骤8，在实际表演时，根据各吊点校正后的坐标值和执行器E的目标位置，生成对卷绳机A、卷绳机B、卷绳机C和卷绳机D的控制指令，进而控制各个卷绳机自动动作，控制执行器E移动到目标位置，实现对执行器E的空间姿态控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于四柔索牵引并联执行器的高架吊杆误差校正方法，其特征在于，步骤5中，按设定的拖动规则，拖动执行器E到达不同的空间目标位置点，具体为：
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿x轴正方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿x轴负方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿y轴正方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿y轴负方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿z轴正方向移动到不同的目标位置；
以1个单位长度为间隔，拖动执行器E沿z轴负方向移动到不同的目标位置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114460899B (zh) * 2022-01-27 2024-05-03 北京北特圣迪科技发展有限公司 一种基于预测绳索长度的四柔索牵引并联执行器运动姿态控制方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68900959D1 (de) * 1988-05-04 1992-04-16 Commissariat Energie Atomique Vorrichtung zum automatischen korrigieren der horizontallage einer lasthaengevorrichtung.
JPH04333495A (ja) * 1991-01-28 1992-11-20 Takasago Seisakusho:Kk 昇降移動制御装置
JPH0950309A (ja) * 1995-08-04 1997-02-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd ロボット定数の較正演算方法および較正演算装置
JPH09249390A (ja) * 1996-03-13 1997-09-22 Toshiba Fa Syst Eng Kk 舞台機構の吊物制御装置
US5929584A (en) * 1998-04-27 1999-07-27 Pht, Inc. Tool center point calibration apparatus and method
WO2012070867A2 (ko) * 2010-11-24 2012-05-31 삼성중공업 주식회사 와이어를 이용한 자율이동장치 제어 시스템 및 방법
CN103375662A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 刘建新 三维悬挂运动控制高空拍摄用吊挂***及其运动拍摄方法
CN203816233U (zh) * 2014-04-24 2014-09-10 广州联创舞台设备有限公司 三维空间舞台威亚自动化***
KR101705297B1 (ko) * 2016-08-24 2017-02-10 (주)이엠테크놀리지 확장조립이 용이한 조립형활차
KR20170137353A (ko) * 2016-06-03 2017-12-13 전남대학교산학협력단 케이블 로봇 캘리브레이션 장치 및 방법
CN107553493A (zh) * 2017-09-22 2018-01-09 东南大学 一种基于拉绳位移传感器的机器人运动学参数标定方法
CN107627299A (zh) * 2017-09-12 2018-01-26 中国科学技术大学 一种绳索驱动并联机器人的运动学参数误差标定方法
WO2019181694A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Canon Kabushiki Kaisha Continuum robot control device, continuum robot control method, and program
CN110280029A (zh) * 2019-08-02 2019-09-27 北京北特圣迪科技发展有限公司 一种3d空间飞行表演轨迹的快速编绘装置及编绘方法
CN110377060A (zh) * 2019-07-22 2019-10-25 北京北特圣迪科技发展有限公司 一种三吊点表演圆盘的姿态控制方法
CN111425733A (zh) * 2020-03-31 2020-07-17 合肥工业大学 一种柔索并联驱动的无人农业机器人及其控制方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68900959D1 (de) * 1988-05-04 1992-04-16 Commissariat Energie Atomique Vorrichtung zum automatischen korrigieren der horizontallage einer lasthaengevorrichtung.
JPH04333495A (ja) * 1991-01-28 1992-11-20 Takasago Seisakusho:Kk 昇降移動制御装置
JPH0950309A (ja) * 1995-08-04 1997-02-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd ロボット定数の較正演算方法および較正演算装置
JPH09249390A (ja) * 1996-03-13 1997-09-22 Toshiba Fa Syst Eng Kk 舞台機構の吊物制御装置
US5929584A (en) * 1998-04-27 1999-07-27 Pht, Inc. Tool center point calibration apparatus and method
WO2012070867A2 (ko) * 2010-11-24 2012-05-31 삼성중공업 주식회사 와이어를 이용한 자율이동장치 제어 시스템 및 방법
CN103375662A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 刘建新 三维悬挂运动控制高空拍摄用吊挂***及其运动拍摄方法
CN203816233U (zh) * 2014-04-24 2014-09-10 广州联创舞台设备有限公司 三维空间舞台威亚自动化***
KR20170137353A (ko) * 2016-06-03 2017-12-13 전남대학교산학협력단 케이블 로봇 캘리브레이션 장치 및 방법
KR101705297B1 (ko) * 2016-08-24 2017-02-10 (주)이엠테크놀리지 확장조립이 용이한 조립형활차
CN107627299A (zh) * 2017-09-12 2018-01-26 中国科学技术大学 一种绳索驱动并联机器人的运动学参数误差标定方法
CN107553493A (zh) * 2017-09-22 2018-01-09 东南大学 一种基于拉绳位移传感器的机器人运动学参数标定方法
WO2019181694A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Canon Kabushiki Kaisha Continuum robot control device, continuum robot control method, and program
CN110377060A (zh) * 2019-07-22 2019-10-25 北京北特圣迪科技发展有限公司 一种三吊点表演圆盘的姿态控制方法
CN110280029A (zh) * 2019-08-02 2019-09-27 北京北特圣迪科技发展有限公司 一种3d空间飞行表演轨迹的快速编绘装置及编绘方法
CN111425733A (zh) * 2020-03-31 2020-07-17 合肥工业大学 一种柔索并联驱动的无人农业机器人及其控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
3-P⊥R//4r//R型三维平移解耦并联机构及其位置分析;沈惠平, 杨廷力, 马履中;机械科学与技术(第12期);全文 *
基于ADRC的2D舞台威亚***软硬融合同步协调方法;李炜;葛振福;龚建兴;;兰州理工大学学报(第03期);全文 *

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