[发明专利]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

权利要求书

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＝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A_j(x_1j，y_1j，z_1j)、吊点B的校正后的坐标值为B_j(x_2j，y_2j，z_2j)、吊点C的校正后的坐标值为C_j(x_3j，y_3j，z_3j)和吊点D的校正后的坐标值为和D_j(x_4j，y_4j，z_4j)；

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。