[发明专利]八轴牵引三维多姿态飞行器以及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及舞台机械领域，尤其涉及八轴牵引三维多姿态飞行器以及控制方法。

背景技术

现代演出中为了增加艺术效果，提高演员进行艺术表演时的自由度，特别是为适应杂技、特技演出需要，实现舞台与观众的互动，通常会在舞台或观众厅上空配置三维飞人机构，该飞人机构采用柔索4点驱动方式，伺服调速，可在舞台或观众厅上空一定区域范围内使吊点做三维运动。更可作为杂技等特殊演出的活动载体、与相应的单点吊机配合演出，增加演出效果。

3d四轴飞人机构作为一种实现单吊点三维运动的舞台设备，是由四台单点吊机及相关出绳滑轮组成的，通过控制系统的有机协调完美的实现了三维运动。3d四轴钢丝绳飞人机构打破了已有设备（轨道式飞人机构）不能灵活适应演出要求的弊端，通过四点钢丝绳（柔索并联）的不同收、放绳速度实现吊点的三维运动。

80年代初期为解决吊车摆动的问题，美国国家标准与技术研究所（NIST）开始应用并联机构原理，研究了6根柔索悬挂的工作台作为新型吊车。并联柔索驱动是用柔性的钢丝绳代替刚性的连杆驱动元件，继承了并联结构的优点，更相对于刚性部件减轻了重量、降低了成本、增加了承载能力，大幅提升了工作空间的范围。近年来，柔索并联机器人应用逐渐增多，各行业技术研发人员纷纷开展本行业对这方面的研究工作，研制了用于起重、检测、加工、港口货物吊装、海底打捞、物流分拣、超大口径射电望远镜馈源运动等多种柔索并联机器人。

由于柔索只能施加单向的拉力，所以必须有冗余力才能实现悬吊点力的闭合，其力学模型与无摩擦点接触抓取的情况类似，为实现n个自由度的运动，必须有n+1根柔索作为驱动元件。

3d四轴飞人机构是舞台行业对该类设备的统称，实际上如前所述，该类产品在工业领域已经具有近四十的发展历史，该产品可以充分借鉴工业领域的成功经验，考虑舞台机械行业的特殊服务对象，增加安全性、可靠性，拓展出一个崭新的应用领域。

随着文化事业的蓬勃发展，国内外舞台机械不论从品种、性能上都得到了长足进展。舞台上3d四轴飞人机构近年来经常配置于大型、标准演艺场馆，以配合导演的艺术创造，达到变换莫测的视觉效果。

但是现有技术的结构，不能实现复杂位态的变化，灵活度有限，且无法实现自动控制和模拟实现。

发明内容

发明的目的：为了提供一种效果更好的八轴牵引三维多姿态飞行器以及控制方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

方案一：

八轴牵引三维多姿态飞行器，其特征在于，包含框架，所述框架整体结构为立体框架，立体框架的上方的四个角包含四个上摆动滑轮，框架中间包含一个悬空的飞毯板，飞毯板的四个角各自包含一个边侧三角结构，边侧三角结构上包含上锁扣和下锁扣，四个上锁扣和四个下锁扣各自连接一个钢丝绳，每根钢丝绳均来自一个驱动机，能够拉紧飞毯板，四个上摆动滑轮分别安装在滑轮安装架上，滑轮安装架一侧能够围绕转轴转动，转轴位于转轴固定架上，转轴竖直布置，滑轮安装架固定在框架上。

本发明进一步技术方案在于，所述滑轮安装架上还包含导向轮，导向轮位于上摆动滑轮的边侧。

本发明进一步技术方案在于，所述飞毯板上摆放有飞毯。

方案二：

八轴牵引三维多姿态飞行器的控制方法，其特征在于，利用如上任意所述的八轴牵引三维多姿态飞行器，包含如下步骤，

设定飞毯板的运行路线和姿态，进行曲线编辑，采用基于三次样条曲线生成平滑处理曲线的算法进行曲线编辑；

对八个不同的电机施加命令，基于s曲线的加减速控制算法进行加减速控制；

通过驱动机对钢丝的收放，进行飞毯板的控制以及位置调整。

本发明进一步技术方案在于，还包含对飞毯状态进行即时识别的步骤，即采用基于轨迹球的三维视图控制算法进行三维视图描绘，同时采用摄像机进行位态情况表述，所述位态包含其倾斜程度，高低，水平位置。

本发明进一步技术方案在于，还包含轨迹记录的步骤，所述轨迹记录是指，在手动模式下，设备可手动运行设备，并记录手动运行设备的曲线，完成设备的曲线记忆功能。

本发明进一步技术方案在于，还包含轨迹回放的步骤，所述轨迹回放是指用户可选择记录的轨迹进行回放，实现曲线回放功能。

本发明进一步技术方案在于，编辑模式用于完成设备运行曲线的编程，可任意定义曲线运行的轨迹以及每段曲线运行的时间，采用CAD的绘图方式，设置关键点后曲线会自动进行平滑处理，同时采用分段定义时间的方式，能够针对每小段曲线进行时间单独编程。