CN104606045B - 针刺手法高精度数字模拟系统 - Google Patents
针刺手法高精度数字模拟系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104606045B CN104606045B CN201510026486.0A CN201510026486A CN104606045B CN 104606045 B CN104606045 B CN 104606045B CN 201510026486 A CN201510026486 A CN 201510026486A CN 104606045 B CN104606045 B CN 104606045B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acupuncture
- motion control
- motion
- servomotor
- servo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001467 acupuncture Methods 0.000 title claims abstract description 137
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title abstract description 10
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 132
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000004899 motility Effects 0.000 description 3
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000036982 action potential Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000009131 signaling function Effects 0.000 description 1
- 210000000273 spinal nerve root Anatomy 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H39/00—Devices for locating or stimulating specific reflex points of the body for physical therapy, e.g. acupuncture
- A61H39/08—Devices for applying needles to such points, i.e. for acupuncture ; Acupuncture needles or accessories therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/50—Control means thereof
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Finger-Pressure Massage (AREA)
Abstract
本发明提供一种针刺手法高精度数字模拟系统，该系统包括有相互连通的上位机、运动控制单元、多组机械装置、多组实验对象。运动控制单元由运动控制卡，伺服驱动器，伺服电机，编码器，针刺针构成双闭环控制结构，通过编码器的数字信号输出实时反馈针刺针的运动情况，可以准确量化针刺刺激信号。每组机械装置通过两个伺服电机带动针刺针，分别实现垂直方向的上下运动和水平方向的旋转运动，模拟传统针刺中的提插和捻转手法操作。依据专业针灸人士的标准针刺手法数据，编写运动程序，多组机械装置对多组实验对象模拟人手施针的运动过程。有益效果是该模拟系统通过闭环控制准确量化了针刺刺激信号，有效地综合了现有两类仪器的优势，并且可以同时进行多组实验，对于针刺实验研究具有重要价值。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学工程技术，特别是一种针刺手法高精度数字模拟系统。
背景技术
针灸作为中医的重要组成部分,临床疗效显著，但确切的作用机制尚不明晰。针刺可以等效为对机体的外部时变刺激，神经系统对针刺刺激进行编码产生动作电位，进而调控机体适应环境变化。在研究针刺刺激神经编码机制的实验过程中，针刺刺激作为神经系统的输入信号，对于建立有效的输入-输出关系具有重要作用。然而，针刺刺激以手针操作的形式施加于皮肤，难以从定量的角度对其进行刻画。因此，对针刺刺激信号进行量化，显得尤为关键。
目前，能够对针刺刺激信号进行量化的仪器主要分为两种：一种是普遍存在的电子针灸仪，另一种是用于专业教学和实验研究的针刺手法测定仪。
电子针灸仪采用一个脉冲的电刺激代替传统针灸手法中的一次捻转或提插，实验过程中，对实验对象周期性地施加一定频率的电脉冲信号。这种仪器操作简便，能够准确地掌握刺激参数，代替手法运针，节省人力。然而，传统针灸讲究利用不同的手法运针，电子针灸仪的刺激信号形式简单，缺少灵活性，一个电脉冲无法模拟不同手法下一次针刺的多种机械操作。并且，手针和电针在不同种类疾病的临床疗效中具有显著差异。因此，以电针的形式进行针刺实验研究很难完全揭示传统医学中针刺的机理。
针刺手法测定仪通过针灸针的位置变化，带动相应传感器的滑臂，使传感器产生电阻变化，从而采集针刺手法的各种参数，并经过A/D转换变为数字信号。这种测定仪可以很好地对每一次针刺手法操作下的各种特征参数进行量化，但是，由于针刺手法操作具有很强的灵活性，即便是同一个人施针的情况下，也无法保证两次实验中的刺激信号的一致性，因此，这种测定仪只能够采集一次实验操作中的针刺刺激参数却无法再现，即无法进行同种刺激下的重复性实验。并且施加针刺操作的人具有特异性，同一个人无法同时对多组实验对象进行同种刺激的实验研究。另外，这种测定仪依赖于专业针灸人士的操作，成本高，且难以进行周期长、灵活性强的实验研究，不具有普遍性。
针刺实验研究中，利用电子针灸仪将电信号等效针刺机械刺激，参数容易量化，但缺乏针刺手法的机械特性；利用针刺手法测定仪采集特征参数，又过分依赖于人手施针的操作，缺乏客观性。因此，现有仪器都不能很好地用于搭建具有量化针刺刺激信号功能的针刺实验检测平台。目前，运动控制技术已日渐成熟，大量以运动控制为核心的机器设备广泛应用于在各个行业，例如数控机床、胶印设备、绕线机、玻璃加工机械和包装机械等。将运动控制的技术应用于针刺研究，采用运动控制的闭环控制思想模拟针刺针的操作，从而代替人的操作，并且量化针刺手法指标，可以为针刺手法的教学和实验研究提供一种针刺手法的高精度数字模拟方案。
发明内容
针对上述技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种针刺手法高精度数字模拟系统，利用运动控制卡闭环控制伺服电机带动针刺针，按照给定的运动轨迹，模拟针刺手针的提插和捻转手法，实现针刺输入信号的量化，并且精确控制针刺针在指定频率和指定深度条件下的往返运动。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种针刺手法高精度数字模拟系统，其中：该系统包括有相互连通的上位机、运动控制单元、多组机械装置、多组实验对象。
所述的上位机通过网口与运动控制单元中的运动控制卡进行通信，采用VS(Visual Studio)开发图形化界面记录运动控制单元的实时信息，上位机软件系统加载运动控制卡配套的动态链接库，进行数据的传输和运动程序的下载。
所述的运动控制单元包括运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、针刺针、编码器,所述运动控制卡配有脉冲信号输出接口和编码器信号输入接口，所述的伺服驱动器包含脉冲信号输入接口、编码器信号输出接口和编码器信号输入接口，运动控制卡的脉冲信号输出接口与伺服驱动器的脉冲信号输入接口直接相连，用于给定伺服驱动器在位置模式下的运动位移和运动速度，伺服驱动器的编码器信号输出接口与运动控制卡的编码器信号输入接口直接相连，伺服驱动器通过电缆连接伺服电机，编码器安装在伺服电机上，编码器的脉冲输出信号与伺服驱动器的编码器信号输入接口相连接，通过所述的上位机编写运动程序，作为给定运动轨迹下载到运动控制卡内，运动控制卡根据通过上位机载入的给定运动轨迹和编码器的实时反馈，输出电信号到伺服驱动器和伺服电机，构成运动控制系统的外闭环，伺服驱动器比较运动控制卡的输出信号和编码器的实时反馈，驱动针刺针按照给定运动轨迹运行，构成运动控制系统的内闭环，运动控制单元的内外闭环均采用PID控制算法。
所述的多组机械装置中每组机械装置包括用于实现垂直方向运动的伺服电机和用于实现水平方向旋转运动的伺服电机、编码器、联轴器，滚珠丝杠、滑台、悬臂、支架、滑动装置、针刺针、底座，所述支架固定在底座上，用于实现垂直方向运动的伺服电机固定在支架上，并通过联轴器与滚珠丝杠连接，滑台安装在滚珠丝杠上，伺服电机水平方向做旋转运动时带动滚珠丝杠，从而带动滑台连带悬臂做垂直方向的运动，用于实现水平方向旋转运动的伺服电机固定在悬臂上，通过联轴器直接带动针刺针进行水平方向的旋转运动；通过滑动装置手动调节电机在水平方向的位置，同时利用运动控制单元调节悬臂在垂直方向的位置，使针刺针最终固定在实验对象的正上方。
本发明的效果是：采用该模拟系统通过双闭环运动控制方式，利用伺服电机带动针刺针，自动地完成针刺手法操作的模拟过程。本发明有效地综合了现有两类仪器的优势，同时克服现有技术的不足。一方面，与普遍存在的电子针灸仪相比较，本发明不仅可以量化针刺刺激，并且可以模拟传统针灸手法操作的机械运动。另一方面，区别于针刺手法测定仪的手动操作，本发明高精度地闭环控制伺服电机自动模拟针刺针在人手带动下的运动过程，通过编码器实时反馈针刺刺激的特征参数。本设计创新地提出了针刺实验研究中关于输入信号的量化方法，其优势在于以下几点：1.相较于电针，更好地等效了传统手针的刺激过程。2.本发明依据专业针灸人士的标准针刺手法数据，自动完成有效针刺过程，不依赖于专业针灸人士的手动操作。3.本发明通过双闭环运动控制方式，可以精准再现每一次针刺手法操作的运动轨迹，进行多次可重复性实验，克服了人手操作在针刺实验研究中的不确定性。4.本发明通过多任务处理的多轴运动控制卡，可以同时进行多组实验。
附图说明
图1为本发明的针刺实验检测平台的结构示意图；
图2为本发明的上位机软件操作界面示意图；
图3为本发明中运动控制系统的结构框图；
图4为本发明中作为运动控制对象的机械装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的针刺手法高精度数字模拟系统结构做进一步描述。
本发明的针刺手法的高精度数字模拟系统包括有相互连通的上位机、运动控制单元、多组机械装置、多组实验对象。上位机实时显示伺服电机14的运动情况进行人机交互。运动控制卡接收上位机1指令，并根据伺服电机编码器反馈信号，利用PID控制算法准确控制伺服电机的运动。分别利用两个伺服电机通过机械传动装置，带动针刺针实现垂直方向的上下运动和水平方向的旋转运动。根据专业针灸人士的标准针刺手法数据，编写运动程序，让伺服电机带动针刺针按照给定运动轨迹完成运动曲线，实现提插或者捻转针刺手法的刺激操作。利用同样的多组机械装置，通过一组运动控制单元，可以同时对多组实验对象进行同种针刺刺激，并且可以利用同种运动控制程序对于同一组实验对象进行多次重复性实验。
如图1所示，本发明的针刺手法高精度数字模拟系统结构是，该系统包括有相互连通的上位机1、运动控制单元2、多组机械装置3、多组实验对象4。
所述的上位机1：通过网口与运动控制单元2中的运动控制卡12进行通信，上位机1软件系统加载运动控制卡12配套的动态链接库，进行数据的传输和运动程序的下载。上位机界面的编写采用VS(Visual Studio)软件实现，开发方法简单，利用图形化界面呈现直观、可视化效果，并且功能完善，操作简便。如图2所示，上位机软件界面设计包括三个部分：分别是针刺刺激信号参数给定部分5、针刺刺激信号实时监测部分6、数据分析部分7。在实验开始前，针刺刺激信号参数给定部分5提供三种方式，用于设置给定运动轨迹10：第一种方式是通过上位机1的参数给定部分5设置幅值、频率、刺激时间长度、上升时间、下降时间特征指标确定预期运动轨迹；第二种方式可通过网口下载上位机1指定的专家数据8作为下位机的给定运动轨迹10，该数据可利用现有技术预先采集，记录下真实手针操作下，针刺针随时间的位移变化曲线并且贮存；第三种方式是依据专家数据，在±10mm范围内,调整针刺针随时间变化的运动位移量,编写运动程序，然后利用上位机通过网口载入运动控制卡12。实验过程中，针刺刺激信号实时监测部分6对当前针刺实验中针刺针的运动轨迹9全程记录，并且与给定运动轨迹10进行比较。两者差值会被自动计算得出误差曲线11，从而作为实验可靠性判定的依据。同时，针刺刺激信号实时监测部分6还可以实时显示针刺针刺激过程中的当前位移、速度参数。实验结束后，数据分析部分7可以对针刺针的位移曲线进行特征参数的提取，并启动matlab软件进行不同算法下的离线数据分析。上位机1采用网口与下位机进行通信，传输速度快，可及时获取针刺刺激的量化数据。
如图3所示，所述的运动控制单元2包括运动控制卡12，伺服驱动器13，伺服电机14，针刺针15和编码器16。其中，运动控制卡12根据运动给定轨迹10和编码器16的实时反馈，输出电信号到伺服驱动器14和伺服电机15，构成运动控制系统的外闭环。伺服驱动器14比较运动控制卡12的输出信号和编码器16的实时反馈，驱动伺服电机15按照给定轨迹运行，构成运动控制系统的内闭环。运动控制单元2的内外闭环均采用PID控制算法。内环的PID调节通过伺服驱动器14内置的速度调节器和电流调节器实现，外环的PID调节利用数字PID原理，通过运动控制卡12完成。双闭环的PID控制使得位置跟踪滞后误差大为减小，提高位置控制精度，并且在理论上完全消除系统的静态位置误差。
所述的运动控制卡12采用PMAC(Programmable Multi-AxisController)，该运动控制卡12配有Motorola公司的高性能信号数字处理器DSP5600作为CPU，运算速度快，功能强大。运动控制卡12对任务进行有效级别判别，先执行优先级高的任务，可以控制8个轴同时运动，进而控制多组实验装置。运动控制卡12通过电缆与伺服驱动器14连接，输出伺服使能信号、脉冲信号、急停信号，并且采集编码器ABZ三路脉冲信号构成外闭环。同时，运动控制卡12通过网口，实时地将编码器反馈信号传递回上位机用于显示。运动控制卡采用5v供电。所述的伺服驱动器14和伺服电机15采用三菱的MR-JE-10A伺服套装,三种控制模式支持100w低惯量伺服电机，额定转速可达3000r/min，编码器分辨率为131072pulse/r。供电电路采用单相交流220v供给伺服驱动器，24v开关电源供给伺服驱动器的控制信号。所述运动控制卡12配有脉冲信号输出接口和编码器信号输入接口，所述的伺服驱动器13包含脉冲信号输入接口、编码器信号输出接口和编码器信号输入接口，运动控制卡12的脉冲信号输出接口与伺服驱动器13的脉冲信号输入接口直接相连，伺服驱动器13接收运动控制卡12输出的脉冲信号控制伺服电机14转速，并且输出告警信号、限位信号、原点信号以及编码器信号给运动控制卡12。伺服驱动器13的编码器信号输出接口与运动控制卡12的编码器信号输入接口直接相连，伺服驱动器13输出的编码器信号以脉冲的形式反馈给运动控制卡12。同时，伺服驱动器13通过电缆连接伺服电机14，编码器16安装在伺服电机14上，编码器16的脉冲输出信号与伺服驱动器13的编码器信号输入接口相连接，伺服驱动器13采集编码器16实时反馈信号构成内闭环。实验前，首先配置运动控制卡伺服驱动器基本参数，清除零漂，设置电子齿轮比。然后，对系统进行阶跃响应和抛物线响应测试，并依据响应曲线不断调整PID参数。最后，按照针刺手法的运动轨迹特点，编写运动程序并且通过上位机1下载到运动控制卡12。实验时，运动控制卡12开始根据上位机指令启动运动程序，并且实时地采集编码器16信号，比较上位机1载入的给定运动轨迹10和编码器16的实时反馈，利用PID算法进行自动升降速的处理，输出脉冲信号到伺服驱动器13进而控制伺服电机14，进行外环的运动控制。伺服电机采用位置控制模式，通过内置的电流环和和转速环，对运动控制卡的给定信号和编码器反馈信号进行运算处理，同样利用PID算法，对位移、速度、加速度等运动指标进行内环控制，控制针刺针15按照给定运动轨迹10运行。最终，伺服电机带动针刺针进行模拟手针的实验操作，完成运动控制的所有细节。
所述的多组机械装置：如图4所示，每组机械装置包括用于实现垂直方向运动的伺服电机17和用于实现水平方向旋转运动的伺服电机18、以及配套编码器16、联轴器19，滚珠丝杠20、滑台21、悬臂22、支架23、滑动装置24、针刺针15、底座26。其中，支架23固定在底座26之上，用于实现垂直方向运动的伺服电机17固定在支架23之上，并通过联轴器19与滚珠丝杠20连接，滑台21安装在滚珠丝杠20上，伺服电机12水平方向做旋转运动时带动滚珠丝杠，从而带动滑台21连带悬臂22做垂直方向的运动。用于实现水平方向旋转运动的伺服电机18固定在悬臂22上，通过联轴器直接带动针刺针15进行水平方向的旋转运动。实验前，通过滑动装置手动调节好电机18的位置，利用运动控制单元2调节悬臂22的位置，使针刺针15最终固定在实验对象25的正上方。实验过程中，上位机1通过网口将运动指令传递给运动控制单元2，运动控制单元2通过双闭环控制结构输出电压信号控制伺服电机的位移和转速，其中，通过控制垂直方向的伺服电机17运动来模拟针刺提插手法，通过水平方向的伺服电机18运动来模拟捻转手法。实现模拟针刺手法的运动过程，完成对多组实验对象4的操作过程。
所述的多组实验对象4：可采用成年健康的雄性大鼠，利用针刺15刺激大鼠的足三里穴。针刺刺激的同时，以大鼠的L1腰椎为中心手术并充分暴露，分离L4脊髓背根神经束并在近心端剪断,分离出感受野位于足三里穴区的神经细束,将细束搭放在一对双极铂金丝记录电极上,用生理电信息记录仪MP150(BIOPAC)进行电信息记录，可作为针刺刺激输入信号下的输出响应。
本发明的针刺手法高精度数字模拟系统结构创新点在于，将运动控制的方法应用于针刺实验研究的领域。搭建运动控制系统，利用伺服电机带动针刺针，模拟针刺手法的运动过程。优势在于。1.本发明采用高分辨率的增量式编码器，可以实时反馈针刺针的位移和速度指标，从量化的角度对针刺刺激信号进行刻画。2.本发明采用自动运动控制的思想，运动控制系统按照给定运动轨迹自动运行，不依赖于人的参与。3.本专利利用伺服电机带动针刺针模拟针刺手法，克服了人手每次操作的随机性，一定程度上，可以准确再现每一次实验过程中的针刺刺激信号操作，从而进行多次重复性实验。4.本发明采用多任务处理的多轴运动控制卡，可以同时控制多组机械装置模拟手针操作，进而对多组实验对象进行实验。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明的技术范围做任何限制，固凡是利用本发明说明书及附图所做的任何细微修改、等效转换，均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种针刺手法高精度数字模拟系统，其特征是：该系统包括有相互连通的上位机(1)、运动控制单元(2)、多组机械装置(3)、多组实验对象(4)；
所述的上位机(1)通过网口与运动控制单元(2)中的运动控制卡(12)进行通信，采用VS(Visual Studio)开发图形化界面记录运动控制单元(2)的实时信息，上位机(1)软件系统加载运动控制卡(12)配套的动态链接库，进行数据的传输和运动程序的下载；
所述的运动控制单元(2)包括运动控制卡(12)、伺服驱动器(13)、伺服电机(14)、针刺针(15)、编码器(16),所述运动控制卡(12)配有脉冲信号输出接口和编码器信号输入接口，所述的伺服驱动器(13)包含脉冲信号输入接口、编码器信号输出接口和编码器信号输入接口，运动控制卡(12)的脉冲信号输出接口与伺服驱动器(13)的脉冲信号输入接口直接相连，用于给定伺服驱动器(13)工作在位置模式下的运动位移和运动速度，伺服驱动器(13)的编码器信号输出接口与运动控制卡(12)的编码器信号输入接口直接相连，伺服驱动器(13)通过电缆连接伺服电机(14)，编码器(16)安装在伺服电机(14)上，编码器(16)的脉冲输出信号与伺服驱动器(13)的编码器信号输入接口相连接，通过所述的上位机(1)编写运动程序，作为给定运动轨迹(10)下载到运动控制卡(12)内，运动控制卡(12)根据由上位机(1)载入的给定运动轨迹(10)和编码器(16)的实时反馈，输出电信号到伺服驱动器(13)和伺服电机(14)，构成运动控制系统的外闭环，伺服驱动器(13)比较运动控制卡(12)的输出信号和编码器(16)的实时反馈信号，控制针刺针(15)按照给定运动轨迹(10)运行，构成运动控制系统的内闭环，运动控制单元(2)的内外闭环均采用PID控制算法；
所述的多组机械装置(3)中每组机械装置包括有用于实现垂直方向上下运动的伺服电机(17)、用于实现水平方向旋转运动的伺服电机(18)、编码器(16)、联轴器(19)、滚珠丝杠(20)、滑台(21)、悬臂(22)、支架(23)、滑动装置(24)、针刺针(15)、底座(26)，所述支架(23)固定在底座(26)上，用于实现垂直方向运动的伺服电机(17)固定在支架(23)上，并通过联轴器(19)与滚珠丝杠(20)连接，滑台(21)安装在滚珠丝杠(20)上，伺服电机(17)水平方向做旋转运动时带动滚珠丝杠(20)，从而带动滑台(21)连带悬臂(22)做垂直方向的运动，用于实现水平方向旋转运动的伺服电机(18)固定在悬臂(22)上，通过联轴器直接带动针刺针(15)进行水平方向的旋转运动；通过滑动装置(24)手动调节电机(18)在水平方向的位置，同时利用运动控制单元(2)调节悬臂(22)在垂直方向的位置，使针刺针(15)最终固定在实验对象(25)的正上方。
2.根据权利要求1所述的针刺手法高精度数字模拟系统，其特征是:所述上位机(1)提供三种方式设置给定运动轨迹(10)：第一种方式是通过上位机(1)的参数给定部分(5)设置幅值、频率、刺激时间长度、上升时间、下降时间特征指标确定预期运动轨迹；第二种方式是通过网口下载上位机(1)指定的专家数据(8)作为下位机的给定运动轨迹(10)，该专家数据(8)选用预先采集的专业针灸人士的标准针刺手法数据；第三种方式是依据专家数据(8)，在±10mm范围内,调整针刺针(15)随时间变化的运动位移量,编写运动程序，然后利用上位机(1)通过网口载入运动控制卡(12)。
3.根据权利要求1所述的针刺手法高精度数字模拟系统，其特征是：所述运动控制单元(2)通过双闭环运动控制结构，利用PID算法高精度控制伺服电机(14)的运动位移和运动速度，运动控制单元(2)中的运动控制卡(12)采用多任务处理的多轴运动控制卡，能够同时控制多组伺服驱动，进而同时带动多组机械装置(3)，对多组实验对象(4)进行实验。
4.根据权利要求1所述的针刺手法高精度数字模拟系统，其特征是：多组机械装置(3)通过伺服电机(14)带动针刺针(15)，实现针刺手法的高精度模拟，伺服电机(14)通过带动针刺针(15)进行垂直方向的运动模拟针刺提插手法，伺服电机(14)通过带动针刺针(15)进行水平方向的运动模拟针刺捻转手法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510026486.0A CN104606045B (zh) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | 针刺手法高精度数字模拟系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510026486.0A CN104606045B (zh) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | 针刺手法高精度数字模拟系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104606045A CN104606045A (zh) | 2015-05-13 |
| CN104606045B true CN104606045B (zh) | 2017-01-04 |
Family
ID=53140878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510026486.0A Expired - Fee Related CN104606045B (zh) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | 针刺手法高精度数字模拟系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104606045B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104784044B (zh) * | 2015-05-12 | 2017-03-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种针灸装置 |
| CN111843978B (zh) * | 2020-05-29 | 2022-07-08 | 成都博恩思医学机器人有限公司 | 一种器械控制方法 |
| CN115581617A (zh) * | 2022-10-21 | 2023-01-10 | 海南先端医疗科技有限公司 | 一种智能模拟人工捻转提插的电针灸治疗仪系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1709215A (zh) * | 2005-07-07 | 2005-12-21 | 上海交通大学 | 计算机控制针刺手法仪 |
| HK1150722A2 (en) * | 2011-10-26 | 2011-12-30 | Dongguan Southstar Electronics Ltd | Intelligent electronic acupuncture apparatus and its control method |
| CN102846466A (zh) * | 2011-06-28 | 2013-01-02 | 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 | 数控针刺模拟手法治疗仪 |
| CN204033410U (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-24 | 北华大学 | 一种肝穿后止血装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030039567A (ko) * | 2001-11-13 | 2003-05-22 | 이영희 | 천공 보조기를 구비한 근육내 자극기 |
-
2015
- 2015-01-20 CN CN201510026486.0A patent/CN104606045B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1709215A (zh) * | 2005-07-07 | 2005-12-21 | 上海交通大学 | 计算机控制针刺手法仪 |
| CN102846466A (zh) * | 2011-06-28 | 2013-01-02 | 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 | 数控针刺模拟手法治疗仪 |
| HK1150722A2 (en) * | 2011-10-26 | 2011-12-30 | Dongguan Southstar Electronics Ltd | Intelligent electronic acupuncture apparatus and its control method |
| CN204033410U (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-24 | 北华大学 | 一种肝穿后止血装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于运动控制针刺手法仪的工程研究;田宝俊, 朱训生, 章浩伟, 赵建才;《计算机工程与应用》;20080711;第44卷(第20期);206-207,241 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104606045A (zh) | 2015-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107153760B (zh) | 针刺手法与穴位效应的量化分析系统 | |
| CN104606045B (zh) | 针刺手法高精度数字模拟系统 | |
| DE102012218297B4 (de) | Verfahren zur dynamischen Optimierung einer Robotersteuerschnittstelle | |
| CN104589310B (zh) | 一种基于气动人工肌肉的自适应多自由度仿人机械手 | |
| CN102641200A (zh) | 一种推拿机器人及其推拿手法的实现 | |
| CN104873356B (zh) | 一种基于实感技术的辅助上肢复健的装置及方法 | |
| CN110368117B (zh) | 一种四自由度咀嚼机器人及监控系统 | |
| CN110236876A (zh) | 一种上肢外骨骼机械臂及康复训练的控制方法 | |
| CN108524187A (zh) | 一种六自由度的上肢康复机器人控制系统 | |
| CN107260487A (zh) | 便携式上肢康复机器人及其基于LabVIEW的数字仿真实现方法 | |
| CN108849606A (zh) | 用于训练非人灵长类动物控制机械臂伸抓抓握的自动化训练辅助装置 | |
| CN106110567B (zh) | 用于多种康复训练运动的动力输出装置 | |
| CN104970948B (zh) | 上肢康复机器人的控制方法 | |
| Lee et al. | Developmental learning for autonomous robots | |
| CN203895037U (zh) | 一种基于交流伺服控制的搬运教学实训系统 | |
| CN201153018Y (zh) | 一种针刺手法仿真刺激器 | |
| CN113539031A (zh) | 一种针灸手法模拟训练教学系统及训练教学方法 | |
| Guo et al. | A LabVIEW-based human-computer interaction system for the exoskeleton hand rehabilitation robot | |
| CN206081447U (zh) | 一种用于多种康复训练运动的动力输出装置 | |
| Jiang et al. | Moving trajectories and controller synthesis for an assistive device for arm rehabilitation | |
| Liming et al. | Design and research of a fine operation capability evaluation system based on Fitts' law | |
| Dyson et al. | A network-enabled myoelectric platform for prototyping research outside of the lab | |
| Samadi et al. | Solve the Rubik's cube with robot based on non-invasive brain computer interface | |
| CN104382559B (zh) | 一种压力刺激试验装置、系统及方法 | |
| CN105590541A (zh) | 三轴联动实训平台 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170104 Termination date: 20220120 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |