基于关节机器人的人体脊柱生物力学试验装置设计

Joint-robotics-based design of biomechanics testing device on human spine

目的建立机器人生物力学试验装置,进行人体脊柱标本生物力学实验研究。方法利用solidwork软件进行夹具设计,通过VisualC++6.0平台进行以太网套接字Socket编程实现PC机与机器人控制器之间的网络通信,读取机器人末端执行器的位置和旋转角度。PC机里面插入数据采集板读取力(力矩)传感器在三维空间中的力和力矩。位姿与力矩数据作为控制程序的输入数据,通过控制程序的处理,绘制出力-位移的二维曲线图,协助分析得出实验结果。结果开发并建立一套基于机器人的用于生物力学特性研究的实验装置,开发了相应的控制软件(力控制、位移控制、混合力/位移控制)及各类监控程序。结论设计出一套基于计算机控制的6自由度机器人全新实验装置,采用混合力/位移控制方法对实验对象进行加载,可以很好地测试脊柱功能单元各组织结构的功能和受力状态,很容易地确定脊柱退变和各类手术对脊柱功能单元各组织结构所承担负载的影响。

Objective To establish a biomechanical robot-based testing device to carry out biomechanical experiment of human spine.Method Use the solidwork software to design the fixture and adopt the socket programming to realize the network communications between PC and robot controller through Visual C + +6.0 platform, reading the position and rotation of the robot-end implementation.A data acquisition card is inserted inside the PC to read the force(torque) in three-dimensional space.The pose and torque data are pu...