台车及其运动控制方法、系统、设备和介质与流程

本发明涉及电动助力，尤其涉及一种台车及其运动控制方法、系统、设备和介质。

背景技术：

1、随着科学技术的发展，台车已经被广泛应用于各种手术的过程中。由于台车通常体量庞大、可移动性差，医生等操作人员在移动台车时需要耗费很大力气并且无法精确地把握移动方向，因此，越来越多的台车开始采用电动助力系统来帮助操作人员移动台车。

2、目前，台车的助力系统一般都是采用简单的线性映射关系，即电机的转动速度随着台车受力大小的增大而线性增大。这种助力方式虽然在一定程度上可以减小操作人员移动台车时的耗力，但仍然存在多个方面的问题：第一，助力效果生硬，简单的线性映射关系无法根据人的施力特性来调整助力的程度；第二，无法独立通过力传感器判断台车的移动方向，需要设置其他的传感器(例如旋转传感器等)来辅助判断；第三，无法根据台车的工作状态(例如展开、半展开和非展开等)调整助力系统的参数，导致操作体验不佳等问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的台车助力效果生硬、无法独立通过力传感器判断移动方向以及无法根据工作状态调整助力参数，导致操作体验感不佳的缺陷，提供一种台车及其运动控制方法、系统、设备和介质。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、本发明提供一种台车的运动控制方法，所述台车上设置有力传感器和电机，所述运动控制方法包括：

4、构建所述台车在预设控制方向上的受力大小和所述电机的转动速度之间的映射关系；

5、根据所述力传感器采集到的实际受力数据，获取所述台车在所述预设控制方向上的实际受力大小；

6、根据所述映射关系和所述实际受力大小，获取所述电机在所述预设控制方向上的目标转动速度；

7、控制所述电机以所述目标转动速度带动所述台车运动。

8、在本方案中，通过构建台车在预设控制方向上的受力大小与电机的转动速度之间的映射关系，并根据台车的实际受力大小获取电机的目标转动速度，以带动台车进行运动，可以灵活地设置台车的运动速度与受力大小之间的关系，提高推动台车的便利性；同时只需要设置力传感器便能控制台车的运动方向，使得台车的组成结构更加轻便，从整体上提高台车运动控制的灵活性和便利性，提升用户的使用体验感。

9、较佳地，所述预设控制方向上的所述目标转动速度包括第一控制方向上的第一转动速度和第二控制方向上的第二转动速度；

10、其中，所述第一控制方向用于表征所述台车的前进方向，所述第二控制方向与所述第一控制方向相互垂直且与所述台车运动的地面平行。

11、在本方案中，设置相互垂直的两个控制方向，通过控制电机在两个控制方向上的转动速度来带动台车进行运动，可以同时控制台车的运动速度和运动方向，提高台车的运动控制方法的灵活性。

12、较佳地，所述映射关系能够保证当所述台车在所述预设控制方向上受到的力在预设范围内逐渐增大时，所述电机的转动速度先缓慢增大，然后再快速增大。

13、在本方案中，通过根据人的施力特性来设置受力大小与转动速度之间的映射关系，可以帮助用户以较小的推力轻松推动重量较大的台车，提高用户推动台车的舒适程度。

14、较佳地，所述构建所述台车在预设控制方向上的受力大小和所述电机的转动速度之间的映射关系的步骤包括：

15、构建所述受力大小与所述转动速度之间的二次曲线映射关系。

16、在本方案中，通过构建台车的受力大小与电机的转动速度之间的二次曲线映射关系，使得推力增大时，台车的速度变化更加符合用户的施力习惯，提升用户推动台车时的舒适程度。

17、较佳地，所述根据所述映射关系和所述实际受力大小，获取所述电机在所述预设控制方向上的目标转动速度的步骤包括：

18、根据所述映射关系和所述第一控制方向上的实际受力大小，获取所述电机在所述第一控制方向上的第一转动速度；

19、根据所述映射关系和所述第二控制方向上的实际受力大小，获取所述电机在所述第二控制方向上的第二转动速度；

20、获取所述第一转动速度的第一影响因子，所述第一影响因子与所述第二控制方向上的实际受力大小呈反比；

21、获取所述第二转动速度的第二影响因子，所述第二影响因子与所述第一控制方向上的实际受力大小呈反比；

22、基于所述第一转动速度、所述第一影响因子、所述第二转动速度和所述第二影响因子，计算得到所述电机的所述目标转动速度。

23、在本方案中，通过设置电机转动速度的影响因子，可以更好地推测用户的意图，调整台车在各个控制方向上的运动速度。

24、较佳地，所述台车在位于前进方向的两侧分别设置有若干个第一力传感器和第二力传感器以及若干个第一电机和第二电机；

25、所述根据所述映射关系和所述第一控制方向上的实际受力大小，获取所述电机在所述第一控制方向上的第一转动速度的步骤包括：

26、根据所述映射关系和所述第一力传感器、所述第二力传感器在所述第一控制方向上的平均受力大小，获取所述第一电机、所述第二电机在所述第一控制方向上的第三转动速度、第四转动速度；

27、所述根据所述映射关系和所述第二控制方向上的实际受力大小，获取所述电机在所述第二控制方向上的第二转动速度的步骤包括：

28、根据所述映射关系和所述第一力传感器在所述第二控制方向上的受力大小，获取所述第一电机在所述第二控制方向上的第五转动速度；

29、根据所述映射关系和所述第二力传感器在所述第二控制方向上的受力大小，获取所述第二电机在所述第二控制方向上的第六转动速度。

30、在本方案中，通过左右两侧的电机带动台车进行差速转向，可以提高台车的运动控制方法的灵活性，方便用户根据不同的需求控制台车转弯的急缓程度。

31、较佳地，在所述台车的不同的若干种状态下，对应的所述映射关系不同。

32、较佳地，所述运动控制方法还包括：

33、获取所述台车的实际状态；

34、所述根据所述映射关系和所述实际受力大小，获取所述电机在所述预设控制方向上的目标转动速度的步骤包括：

35、根据所述实际状态对应的映射关系和所述实际受力大小，获取所述电机在所述预设控制方向上的所述目标转动速度。

36、在本方案中，通过对台车的不同状态设置不同的映射关系，可以适应不同场景下用户对台车的推动需求，提升用户的使用体验感。

37、较佳地，所述运动控制方法还包括：

38、预设所述电机的最大转动速度；

39、判断所述目标转动速度是否小于或者等于所述最大转动速度；

40、若是，则控制所述电机以所述目标转动速度工作；

41、若否，则控制所述电机以所述最大转动速度工作；

42、和/或，

43、所述构建所述台车在预设控制方向上的受力大小和所述电机的转动速度之间的映射关系的步骤包括：

44、当所述受力大小小于预设受力大小时，构建对应的所述转动速度为零。

45、在本方案中，通过设置较小受力时的转动速度为零，以及较大受力时转动速度的上限，进一步完善了台车的受力大小与电机的转动速度之间的映射关系，优化了台车的电动助力效果。

46、本发明还提供一种台车的运动控制系统，所述台车上设置有力传感器和电机，所述运动控制系统包括：

47、映射关系构建模块，用于构建所述台车在预设控制方向上的受力大小和所述电机的转动速度之间的映射关系；

48、实际受力获取模块，用于根据所述力传感器采集到的实际受力数据，获取所述台车在所述预设控制方向上的实际受力大小；

49、目标转速获取模块，用于根据所述映射关系和所述实际受力大小，获取所述电机在所述预设控制方向上的目标转动速度；

50、运动控制模块，用于控制所述电机以所述目标转动速度带动所述台车运动。

51、在本方案中，通过构建台车在预设控制方向上的受力大小与电机的转动速度之间的映射关系，并根据台车的实际受力大小获取电机的目标转动速度，以带动台车进行运动，可以灵活地设置台车的运动速度与受力大小之间的关系，提高推动台车的便利性；同时只需要设置力传感器便能控制台车的运动方向，使得台车的组成结构更加轻便，从整体上提高台车运动控制的灵活性和便利性，提升用户的使用体验感。

52、较佳地，所述预设控制方向上的所述目标转动速度包括第一控制方向上的第一转动速度和第二控制方向上的第二转动速度；

53、其中，所述第一控制方向用于表征所述台车的前进方向，所述第二控制方向与所述第一控制方向相互垂直且与所述台车运动的地面平行。

54、在本方案中，设置相互垂直的两个控制方向，通过控制电机在两个控制方向上的转动速度来带动台车进行运动，可以同时控制台车的运动速度和运动方向，提高台车的运动控制方法的灵活性。

55、较佳地，所述映射关系能够保证当所述台车在所述预设控制方向上受到的力在预设范围内逐渐增大时，所述电机的转动速度先缓慢增大，然后再快速增大。

56、在本方案中，通过根据人的施力特性来设置受力大小与转动速度之间的映射关系，可以帮助用户以较小的推力轻松推动重量较大的台车，提高用户推动台车的舒适程度。

57、较佳地，所述映射关系构建模块还用于：

58、构建所述受力大小与所述转动速度之间的二次曲线映射关系。

59、在本方案中，通过构建台车的受力大小与电机的转动速度之间的二次曲线映射关系，使得推力增大时，台车的速度变化更加符合用户的施力习惯，提升用户推动台车时的舒适程度。

60、较佳地，所述目标转速获取模块包括：

61、第一转速获取单元，用于根据所述映射关系和所述第一控制方向上的实际受力大小，获取所述电机在所述第一控制方向上的第一转动速度；

62、第二转速获取单元，用于根据所述映射关系和所述第二控制方向上的实际受力大小，获取所述电机在所述第二控制方向上的第二转动速度；

63、第一因子获取单元，用于获取所述第一转动速度的第一影响因子，所述第一影响因子与所述第二控制方向上的实际受力大小呈反比；

64、第二因子获取单元，用于获取所述第二转动速度的第二影响因子，所述第二影响因子与所述第一控制方向上的实际受力大小呈反比；

65、目标转速获取单元，用于基于所述第一转动速度、所述第一影响因子、所述第二转动速度和所述第二影响因子，计算得到所述电机的所述目标转动速度。

66、在本方案中，通过设置电机转动速度的影响因子，可以更好地推测用户的意图，调整台车在各个控制方向上的运动速度。

67、较佳地，所述台车在位于前进方向的两侧分别设置有若干个第一力传感器和第二力传感器以及若干个第一电机和第二电机；

68、所述第一转速获取单元还用于：

69、根据所述映射关系和所述第一力传感器、所述第二力传感器在所述第一控制方向上的平均受力大小，获取所述第一电机、所述第二电机在所述第一控制方向上的第三转动速度、第四转动速度；

70、所述第二转速获取单元还用于：

71、根据所述映射关系和所述第一力传感器在所述第二控制方向上的受力大小，获取所述第一电机在所述第二控制方向上的第五转动速度；

72、根据所述映射关系和所述第二力传感器在所述第二控制方向上的受力大小，获取所述第二电机在所述第二控制方向上的第六转动速度。

73、在本方案中，通过左右两侧的电机带动台车进行差速转向，可以提高台车的运动控制方法的灵活性，方便用户根据不同的需求控制台车转弯的急缓程度。

74、较佳地，在所述台车的不同的若干种状态下，对应的所述映射关系不同。

75、较佳地，所述运动控制系统还包括：

76、实际状态获取模块，用于获取所述台车的实际状态；

77、所述目标转速获取模块还用于：

78、根据所述实际状态对应的映射关系和所述实际受力大小，获取所述电机在所述预设控制方向上的所述目标转动速度。

79、在本方案中，通过对台车的不同状态设置不同的映射关系，可以适应不同场景下用户对台车的推动需求，提升用户的使用体验感。

80、较佳地，所述运动控制系统还包括：

81、最大转速预设模块，用于预设所述电机的最大转动速度；

82、转速判断模块，用于判断所述目标转动速度是否小于或者等于所述最大转动速度；

83、若是，则调用所述运动控制模块，控制所述电机以所述目标转动速度工作；

84、若否，则调用所述运动控制模块，控制所述电机以所述最大转动速度工作；

85、和/或，

86、所述映射关系构建模块还用于：

87、当所述受力大小小于预设受力大小时，构建对应的所述转动速度为零。

88、在本方案中，通过设置较小受力时的转动速度为零，以及较大受力时转动速度的上限，进一步完善了台车的受力大小与电机的转动速度之间的映射关系，优化了台车的电动助力效果。

89、本发明还提供一种台车，所述台车包括上述的台车的运动控制系统。

90、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并用于在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的台车的运动控制方法。

91、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的台车的运动控制方法。

92、在符合本领域常识的基础上，各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

93、本发明的积极进步效果在于：通过构建台车在预设控制方向上的受力大小与电机的转动速度之间的映射关系，并根据台车的实际受力大小获取电机的目标转动速度，以带动台车进行运动，可以灵活地设置台车的运动速度与受力大小之间的关系，提高推动台车的便利性；同时只需要设置力传感器便能控制台车的运动方向，使得台车的组成结构更加轻便，从整体上提高台车运动控制的灵活性和便利性，提升用户的使用体验感。