基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法技术

本发明专利技术公开了基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法，至少包括：获取轨道车运动系统的行走机构参数，并对轨道车行走机构建立数学模型；将轨道车行进轨道划分为若干区域，在建立的数学模型的基础上，对每一区域的轨道车行进轨道通过最小二乘法进行局部建模；在最小二乘法局部建模的基础上，通过查表法对每一区域的关键点进行差值补偿，并通过S型曲线加减速算法对轨道车行进路线进行补偿，以保证轨道车行走机构的流畅性，以保障轨道车运行轨迹流畅性。该技术方案更进一步降低多轴联动轨道车运行与故事是路线的误差，提高轨道车运动轨迹与故事路线的同步性，增强游乐体感。

【技术实现步骤摘要】
基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法
本专利技术涉及轨道车
，尤其涉及一种基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法。
技术介绍
黑暗骑乘(DarkRide)是指游客乘坐多自由度动感轨道车，沿着既定的故事路线，在虚实景结合的仿真环境中穿行体验的大型室内娱乐项目，是当今世界上最具有吸引力的娱乐项目。目前，环球影城、迪斯尼乐园、方特神话等国内外顶尖的大型主题乐园都在大力发展黑暗骑乘项目，比如洛杉矶环球影城的变形金刚、大阪环球影城的蜘蛛侠惊魂历险记、香港迪斯尼的迷离庄园、上海迪斯尼的加勒比海盗、宁波方特的女蜗补天，都产生了巨大的经济效益和社会影响。现有的黑暗骑乘的轨道车运行轨迹至少包括了轨道车旋转轴、六自由度运动轴，以及轨道夹持行走双轴，共计九个运动轴的实时联动所表现出来的运动曲线。黑暗骑乘轨道车的九个运动轴在整个体验过程中，需要任意位置实时联动，即轨道车预设的动作码每一帧的信息至少包含所有轴的运动信息以及时间信息，九个运动轴实时联动，行走机构的动作不能跳帧或漏帧，还要保证精准和流畅，特别是一些关键的体验点，比如行走到一个银幕区，需要轨道车上面的游客从侧面斜向进入银幕区，而银幕区此刻的内容为高空下坠，需要行走、六自由度、旋转等所有运动轴按照预设的动作码高度还原，让游客沉浸到比较刺激的急速下落场景，即运动轨迹(九个运动轴的联动)与既定故事路线(可以等价为动作码数据)之间要保持同步性。但是，黑暗骑乘的控制系统非常复杂，特别容易受到运动轨迹的影响而产生虚实结合的不同步，影响游客的体验效果，因而要求轨道车运动轨迹与既定故事路线之间有比较高的同步性。为了解决轨道车运动轨迹与故事线路同步性的问题，申请人研究并申请了《一种多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法》(申请号为：2019)，通过对轨道车行走轴运行轨迹进行加权平均值建模和行走机构的关键点补偿，将轨道车的行进偏差控制在合理范围之内，降低轨道车运行与故事路线不同步的影响；并采用S型曲线加减速算法保障轨道车运行轨迹的流畅和连贯，增强体验效果。但是上述方法在进行加权平均值建模和关键点补偿时，是将现场所有区域轨道车运行路线整体进行等比例缩放后建模和补偿。由于现场轨道各区域的弧度情况不一致，整体缩放方法无法兼顾很多区域，特别遇到阻力和打滑的时候，后续运动轨迹更加无法与现场环境同步。此外，由于行走部分的输入信息序列需要完全按照动作码读取，行走部分的执行与其他六自由度轴和旋转轴之间要协调同步，不能进行单独定位，才能保证行走部分、旋转部分、六自由度部分的执行与现场环境的同步性，最终解决运动轨迹和现场环境的同步性问题。因此，本领域技术人员致力于开发一种基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法，以提高轨道车行走轨迹与既定故事路线的同步性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法，以解决
技术介绍
中的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法，至少包括：Step1：获取轨道车运动系统的行走机构参数，并对轨道车行走机构建立数学模型；Step2：将轨道车行进轨道划分为若干区域，在Step1建立的数学模型的基础上，对每一区域的轨道车行进轨道通过最小二乘法单独进行局部建模；Step3：在Step2最小二乘法局部建模的基础上，通过查表法对每一区域的关键点进行差值补偿，并通过S型曲线加减速算法对轨道车行进路线进行补偿，以保证轨道车行走机构的流畅性，以保障轨道车运行轨迹流畅性。进一步的，在Step1中，轨道车运动系统的行走机构至少包括控制PLC、伺服驱动器、伺服电机、行走减速机、夹持行走轮、导向轨道及辅助元件。进一步的，在Step2中，轨道车运行轨道的位置信息通过二维码的形式标定并读取。进一步的，在Step2中，轨道车运行轨道的划分以等分二维码位置的形式划分，通过最小二乘法对划分的每一段二维码位置进行建模。进一步的，在Step2中，利用最小二乘法局部建模的实现步骤至少包括：Step20：发送指定控制轨道车匀速全场运行，通过控制PLC实时获取轨道车行走部分伺服驱动器的反馈数据和二维码位置信息，并以TXT文件的方式存储；Step21：将Step20中存储的TXT文件从控制PLC中导出；Step22：通过等分二维码位置将数据分段，对每段区域进行最小二乘法辨识，最小二乘法辨识的自变量为行走部分伺服驱动器反馈数据的差值，因变量为对应的二维码位置信息获得每段区域的运动模型；Step23：将数据分段后，以每段的起始位置值作为关键字，与对应的运动模型参数建立表格，以方便查寻。进一步的，由于轨道、轨道车，以及其他现场设备的不确定性因素，需要在最小二乘法局部建模的基础上加入关键点补偿，以保证每一段区域的误差将在后续运动中补偿，补偿方法至少包括如下步骤：Step30：将Step2中最小二乘法局部建模获得的表格导入到控制PLC中，表格的关键字为每段的起始位置值，表格包含有局部建模的模型参数；Step31：轨道车按照既定动作码运动，并读取实际的二维码数据，如果大于表格中的某段区域的起始位置值，小于等于下一段区域的起始值，则使用本段区域的运动模型参数；Step32：轨道车运动过程中，实时观察实际效果，待效果稳定后，记录与每一段区域起始位置对应的动作码数据；Step33：控制PLC的表格中加入记录的每一段起始位置对应的动作码序号和行走部分的位置数据，完成填表；Step34：轨道车运动过程中，到达每一段起始位置，计算实际动作码序号和表格中的序号是否一致，否则计算既定位置与实际位置数据的差值；Step35：在一个新的位置段中，将之前的位置差值使用S型曲线加减速算法进行分解，然后以载波的形式叠加到后续运动数据中，保证运动轨迹的同步性。进一步的，轨道车关键点的二维码位置信息通过读取光学读码器读取。进一步的，在Step35中，S型曲线加减速算法的实现方法为：Step350：使用S型曲线加减速算法，公式如下：Y＝A+B/(1+e-ax+b)式中，A、B、a、b分别为常量，表示X轴、Y轴方向上的平移和拉升；Step351：实际使用中，假定配置的系数为固定值，将以上Xi帧对应的数据Yi全部保存到控制PLC中；Step352：运动开始后，检测到某一段区域起始位置有位置差值，叠加Yi、Yi+1、Yi+2..Yi+n,直到叠加的值大于等于误差值；Step353：如果后续的某一段区域起始位置有位置差值，则继续叠加Yi+n+1..Step354：如果一个循环结束，再次叠加Y1、Y2..本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有程序，该程序被执行时可执行前述基于最小二乘法进行局部建模和查表法进行关键点补偿的轨道车运动轨迹的同步方法。通过实施上述本专利技术提供的基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法，其特征在于，至少包括：/nStep1：获取轨道车运动系统的行走机构参数，并对轨道车行走机构建立数学模型；/nStep2：将轨道车行进轨道划分为若干区域，在Step1建立的数学模型的基础上，对每一区域的轨道车行进轨道通过最小二乘法进行局部建模；/nStep3：在Step2最小二乘法局部建模的基础上，通过查表法对每一区域的关键点进行差值补偿，并通过S型曲线加减速算法对轨道车行进路线进行补偿，以保证轨道车行走机构的流畅性，以保障轨道车运行轨迹流畅性。/n

【技术特征摘要】
1.基于局部建模的多轴联动轨道车运动轨迹的同步方法，其特征在于，至少包括：
Step1：获取轨道车运动系统的行走机构参数，并对轨道车行走机构建立数学模型；
Step2：将轨道车行进轨道划分为若干区域，在Step1建立的数学模型的基础上，对每一区域的轨道车行进轨道通过最小二乘法进行局部建模；
Step3：在Step2最小二乘法局部建模的基础上，通过查表法对每一区域的关键点进行差值补偿，并通过S型曲线加减速算法对轨道车行进路线进行补偿，以保证轨道车行走机构的流畅性，以保障轨道车运行轨迹流畅性。


2.如权利要求1所述的同步方法，其特征在于，在Step1中，轨道车运动系统的行走机构至少包括控制PLC、伺服驱动器、伺服电机、行走减速机、夹持行走轮、导向轨道及辅助元件。


3.如权利要求1所述的同步方法，其特征在于，在Step2中，轨道车运行轨道的位置信息通过二维码的形式标定并读取。


4.如权利要求3所述的同步方法，其特征在于，在Step2中，轨道车运行轨道的划分以等分二维码位置的形式划分，通过最小二乘法对划分的每一段二维码位置进行建模。


5.如权利要求4所述的同步方法，其特征在于，在Step2中，利用最小二乘法局部建模的实现步骤至少包括：
Step20：发送指定控制轨道车匀速全场运行，通过控制PLC实时获取轨道车行走部分伺服驱动器的反馈数据和二维码位置信息，并以TXT文件的方式存储；
Step21：将Step20中存储的TXT文件从控制PLC中导出；
Step22：通过等分二维码位置将数据分段，对每段区域进行最小二乘法辨识，最小二乘法辨识的自变量为行走部分伺服驱动器反馈数据的差值，因变量为对应的二维码位置信息获得每段区域的运动模型；
Step23：将数据分段后，以每段的起始位置值作为关键字，与对应的运动模型参数建立表格，以方便查寻。


6.如权利要求1所述的同步方法，其特征在于，由于轨道、轨道车，以及其他现场设备的不确定性因素，需要在最小二乘法局部建模的基础上加入关键点补偿，以保证每一段区域的误差将在后续运动中补偿，补...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东，李丹，李正杰，施仲杰，童舟，
申请(专利权)人：上海宽创国际文化科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31