張康 紀(jì)元 劉笑含 張惠榮

摘 要：脊椎病患者需要經(jīng)常使用牽引機(jī)構(gòu)進(jìn)行康復(fù)保健治療，迫切希望有一種價錢廉宜的康復(fù)保健器械能夠在家里、在辦公室自助進(jìn)行康復(fù)治療，以節(jié)省醫(yī)療費用和寶貴的時間，同時避免往返醫(yī)院途中顛簸而帶來的痛苦。本產(chǎn)品使用基于牽引療法使用機(jī)械結(jié)構(gòu)對關(guān)節(jié)施加牽拉力，使其發(fā)生一定的分離，周圍軟組織得到適當(dāng)?shù)臓可?，從而達(dá)到治療目的。

關(guān)鍵詞：牽引療法；頸腰椎康復(fù)；便攜式設(shè)計；柔索機(jī)構(gòu)

1 引言

脊椎病是椎間盤突出、椎間盤膨出、腰椎肥大、腰椎增生等一類疾病的統(tǒng)稱。其主要癥狀有：腰痛、腰腿麻痹、坐骨神經(jīng)痛等，癥狀較重者不僅痛苦難忍，嚴(yán)重者甚至引起下肢運動障礙。脊椎病是一種退化病，是由于脊椎關(guān)節(jié)退化改變后引起脊椎管內(nèi)神經(jīng)受到壓迫造成的，其特點是一旦發(fā)病則需要長時間康復(fù)治療，無法根治，并且容易在顛簸、震動、用力不當(dāng)?shù)日T因下頻繁復(fù)發(fā)。

2 設(shè)計思路分析

本項目設(shè)計的結(jié)構(gòu)為一種腰椎牽引機(jī)構(gòu)，主要功能有如下幾點：

一、恢復(fù)腰椎的正常生理曲度：隨著牽引時間的延長，生理曲度變形的現(xiàn)象可以逐步恢復(fù)至正常。

二、起腰部的固定和制動作用：牽引時，受牽拉的腰部處于一個相對固定的曲度狀態(tài)，腰部的運動范圍及幅度較臥床休息和佩帶腰圍時更進(jìn)一步得以限制。

三、松弛腰背部肌肉： 牽引療法，可以逐漸使腰背肌放松，解除肌肉痙攣。

四、改善突出物與神經(jīng)之間的關(guān)系：對于腰椎突出早期的患者，牽引療法可使椎間隙逐漸被牽開，而有利于突出物的還納。

3 腰椎牽引機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計

腰椎牽引機(jī)構(gòu)的示意圖見圖3-1，由安裝在底座上的伺服電機(jī)1 對滾珠絲杠2提供扭矩，通過螺母3 帶動連接盤4 牽引拉力傳感器6，生成的拉力促使?fàn)恳装? 帶動綁帶盤5，從而達(dá)到腰椎牽引的目的。

4 頸椎牽引機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計

頸椎牽引機(jī)構(gòu)的示意圖見圖4-1，由安裝在底座3 上的伺服電機(jī)1 把扭矩傳遞給滾珠絲杠4、通過螺母5 轉(zhuǎn)換成拉力，并經(jīng)連接盤6 把牽引力傳給拉力傳感器7，從而拉動頭板2 進(jìn)行頸椎牽引治療。

系統(tǒng)的脊椎牽引機(jī)構(gòu)與頸椎牽引機(jī)構(gòu)均為伺服電機(jī)直接帶動絲杠，進(jìn)而牽動胸板與頭板以線性拉力的形式作用于患者脊椎，這種作用方式直接、反應(yīng)快，可以迅速地調(diào)整牽引力。

5.電控系統(tǒng)設(shè)計

在單片機(jī)上編程好要運行的機(jī)械運作，當(dāng)pc端發(fā)出指令，單片機(jī)收到指令后，控制機(jī)身按照需要進(jìn)行的機(jī)械運動運作，從而實現(xiàn)啦按摩椅的功能?？紤]到按摩椅會做機(jī)械運動這可能需要用到數(shù)字技術(shù)中的計數(shù)器，對機(jī)械運作時間的記錄并且反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再對機(jī)器發(fā)出指令而完成機(jī)器需要進(jìn)行的一系列復(fù)雜而有規(guī)律的運動，從而實現(xiàn)按摩康復(fù)身體的功能。

6 總結(jié)

項目以柔索代替?zhèn)鹘y(tǒng)并聯(lián)連桿機(jī)器人的連桿，大大降低了重量。折衷了串聯(lián)機(jī)器人與并聯(lián)連桿機(jī)器人的優(yōu)缺點，具有更大的工作空間和更好的剛度、精度和負(fù)載能力。同時搭建力反饋系統(tǒng)，電機(jī)達(dá)到預(yù)定的拉力值自動停止并進(jìn)行自動間歇性牽引，設(shè)置拉力自動補(bǔ)償功能，有效克服由于機(jī)器內(nèi)部原因?qū)е碌睦ψ冃栴}。不必再進(jìn)行手動調(diào)節(jié)力量大小。考慮到我國腰椎病及頸椎病的人數(shù)日益增長以及人口老齡化的必然趨勢，本項目具有較高的市場價值。

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