CN105640737A - 一种柔索驱动并联颈椎康复装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔索驱动并联颈椎康复装置，为克服自由度数目少、患者康复效果差、传感器检测缺失和控制精度低的问题；该装置包括有移动绕线第1机构、移动绕线第2机构、移动绕线第3机构、移动绕线第4机构、支架与绳索康复机构。所述的移动绕线第1机构至移动绕线第4机构的结构完全相同，移动绕线第1机构与移动绕线第4机构对称地布置在支架底端的两根结构相同的3号横梁上；移动绕线第2机构与移动绕线第3机构布置在支架顶部的1号横梁上；绳索康复机构布置在支架的中间位置，绳索康复机构中的四根钢丝绳的一端依次和移动绕线第1机构至移动绕线第4机构连接，四根钢丝绳的另一端依次和绳索康复机构中的颈带上的四个结构相同的挂环连接。

Description

一种柔索驱动并联颈椎康复装置

技术领域

本发明涉及一种康复医疗器械，更确切地说，本发明涉及一种柔索驱动并联颈椎康复装置。

背景技术

颈椎病是一种功能退行性疾病，颈椎在长期保持固定位置时，由于缺乏运动，颈部肌肉、韧带功能退化，导致椎间盘脱出、韧带增厚，致使颈椎脊髓、神经或椎动脉受压，从而产生一系列功能障碍的临床综合症。长期以来，在临床上颈椎病早已是中、老年人的常见病，在青年人群群体中也时有发生。目前，颈椎康复的器具主要使患者颈椎做单个自由度的牵引运动，精度较低，康复效果一般。

关于颈椎康复领域的研究，取得了一些成果：中国专利公告(布)号为CN103006363A，公告(布)日为2013年4月3日，发明名称为“智能重力颈椎康复理疗床”，该案中提供的理疗床的主床体的延伸段设置有可平动的牵引板和头部靠垫，电动缸驱动牵引板完成平移运动，连杆一端设置在套筒内，另一端与重力导轨滑块连接，利用人体舒适度要求控制原理来设计人体支撑床，可以自主调节牵引的时间和强度；中国专利公告(布)号为CN103815999A，公告(布)日为2014年5月28日，发明名称为“一种颈椎牵引康复器”，该案中提供的颈椎牵引康复器通过设置活塞、吊环、伸缩立柱、手动控制单元和控制单元，人工智能的调整活塞上下运动的频率和活塞行程，适合不同人群进行脊椎牵引锻炼；中国专利公告(布)号为CN201211299Y，公告(布)日为2009年3月25日，发明名称为“颈椎升高牵引康复器”，该案中提供的牵引康复器包括颈圈、托架、颚托等，可以为患者提供足够的牵引张力，牵引力大小较易控制；中国专利公告(布)号为CN203841872U，公告(布)日为2014年9月24日，发明名称为“一种腰、颈椎综合理疗康复床”，该案中提供的理疗康复床包括床架、限定在床架上的上躯干床板、下肢床板和配套的驱动装置，增加的按摩功能使得本康复床集牵引、按摩等多功能为一体。

在上述成果中，关于患者颈椎康复领域的柔索驱动并联机器人的研究几乎没有。存在的颈椎康复运动研究中，颈椎康复过程中自由度数目少，绝大多数仅能使颈椎做上下牵引运动；机械结构设计过程中未考虑各个自由度的受力和位移情况，仅凭借患者自身的感知进行牵引，康复效果较差；没有安装传感器等检测元件，控制系统不完善，控制精度较低。结合以上现状和现实需求，迫切地需要设计一种满足患者颈椎康复的柔索驱动并联机器人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了颈椎康复过程中现有技术存在的自由度数目少、患者康复效果差、传感器检测缺失和控制精度低的问题；提供了一种柔索驱动并联颈椎康复装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置包括有移动绕线第1机构、移动绕线第2机构、移动绕线第3机构、移动绕线第4机构、支架与绳索康复机构。

所述的移动绕线第1机构、移动绕线第2机构、移动绕线第3机构与移动绕线第4机构的结构相同，移动绕线第1机构与移动绕线第4机构对称地安装在支架底端的两根结构相同的3号横梁上；移动绕线第2机构与移动绕线第3机构安装在支架顶部的1号横梁上；绳索康复机构布置在支架的中间位置，绳索康复机构中的四根钢丝绳的一端依次和移动绕线第1机构、移动绕线第2机构、移动绕线第3机构与移动绕线第4机构连接，四根钢丝绳的另一端依次和绳索康复机构中的颈带上的四个结构相同的挂环连接。

技术方案中所述的移动绕线第1机构由底座组件、传输机构与绕线机构组成；所述的底座组件包括两个结构相同的挡板、两根结构相同的直线导轨与底座；所述的两根结构相同的直线导轨采用螺栓沿底座的纵向对称面对称平行地固定安装在底座的两侧；两个结构相同的挡板各采用两个螺栓固定连接在底座的左右两个端面上，同时两个结构相同的挡板各采用另外两个螺栓连接在两根结构相同的直线导轨的左右端面上；传输机构通过其中的两个结构相同的连接块与2号法兰盘固定在底座上，两个结构相同的连接块位于两根结构相同的直线导轨左右端之间的底座上，2号法兰盘位于两根结构相同的直线导轨右端的后侧；绕线机构通过其中的两个结构相同的滑块安装在两个结构相同的直线导轨的中间处，传输机构中的齿形带与绕线机构中的连接座固定连接。

技术方案中所述的底座为长方形平板类结构件，底座上相对于底座的纵、横对称面对称地布置四个结构相同的用于和3号横梁与1号横梁连接的1号螺栓通孔，底座上相对于底座的纵、横对称面对称地布置四个结构相同的用于安装两个结构相同的连接块的2号螺栓通孔，2号螺栓通孔沿底座的纵向布置在1号螺栓通孔的外侧，沿底座的纵向布置的四个1号螺栓通孔与四个2号螺栓通孔均匀地布置在两个并和底座的纵向对称面对称平行的平面内；底座上前后对称地布置12个用于连接两个结构相同的直线导轨的结构相同的沉孔，12个结构相同的沉孔均匀地分布在两个并和底座纵向对称面对称平行的平面内，12个结构相同的沉孔位于2号螺栓通孔与1号螺栓通孔的前、后侧，底座的右端设置两个结构相同的用于安装2号法兰盘的螺纹通孔，两个结构相同的螺纹通孔位于沉孔的后侧；底座的左、右两端沿底座的纵向各布置两个结构相同的用于连接两个结构相同的挡板(1)的螺纹孔，四个结构相同的螺纹孔的回转轴线和底座的左、右两端面垂直。

技术方案中所述的传输机构包括1号轴、两个结构相同的齿形带轮、2号轴、两个结构相同的支撑座、步进电机、2号联轴器与两个结构相同的2号轴套；两个结构相同的支撑座的一端分别采用内六角螺栓安装在两个连接块的顶端上，两个连接块采用螺栓安装在底座的左、右端处，1号轴的两端通过滚动轴承安装在底座右端处的支撑座上的轴承孔内，2号轴的两端通过滚动轴承安装在底座左端处的支撑座的轴承孔内，1号轴与2号轴的中部依次安装有结构相同的齿形带轮，齿形带套装在两个结构相同的齿形带轮上；步进电机采用螺栓安装在2号法兰盘中的支撑壁的上端，步进电机的输出轴从支撑壁上的支撑中心通孔中伸出，2号法兰盘采用螺栓与底座连接，步进电机的输出轴采用2号联轴器与1号轴的一端连接，步进电机的输出轴、2号联轴器与1号轴同轴连接，两个结构相同的2号轴套(30)依次套装在两个结构相同的齿形带轮(4)一侧的1号轴与2号轴上。

技术方案中所述的绕线机构包括连接板、1号支撑板、2个结构相同的1号轴承、1号挡盖、绕线盘、3号轴、2号支撑板、导向轮、1号联轴器、1号法兰盘、直流电机、2号挡盖、1号轴套与4号轴。所述的两个结构相同的滑块分别安装在两根直线导轨上，连接座通过其前、后两侧的水平安装底座与两个滑块的顶端面螺栓连接，连接板采用螺栓安装在连接座中间的水平顶板上，1号支撑板与2号支撑板分别采用螺栓安装在连接板的左端与中间处，1号法兰盘采用螺栓安装在连接板的右端，直流电机输出轴端的壳体采用螺栓与1号法兰盘的上端固定连接，直流电机输出轴从1号法兰盘的支撑中心通孔中伸出并与1号联轴器的一端固定连接，1号联轴器的另一端与4号轴的一端固定连接，第一个1号轴承、1号轴套、绕线盘、1号挡盖与第二个1号轴承从右至左地套装在4号轴上，1号挡盖采用螺钉与绕线盘的左端面连接，两个相同的1号轴承依次安装在1号支撑板与2号支撑板的轴承孔内，3号轴右端通过滚动轴承安装在2号支撑板的轴承孔内，导向轮套装在3号轴的另一端上，导向轮凹槽所在的平面与绕线盘上的凹槽所在的平面重合，2号挡盖采用螺钉与导向轮的左端面固定连接。

技术方案中所述的绳索康复机构还包括1号钢丝绳、3号钢丝绳、3号力传感器、3号挂环、4号挂环、4号钢丝绳、4号力传感器、充气颈套、康复床、紧急制动开关、康复枕、2号挂环、2号力传感器、2号钢丝绳、两个结构相同的磁性开关、1号力传感器、位移传感器与1号挂环。所述的康复床放置在支架左右方向的中央位置的水平地面上，支架中的1号横梁与4号横梁所在的平面位于康复床一端的外侧，康复床的另一端位于支架中2号横梁的外侧；紧急制动开关布置在康复床的床面的左侧的后端位置，即康复床上的凹槽的后侧，康复枕布置在康复床上的凹槽的后方位置，颈带布置在康复床上的凹槽的中央位置的正上方，1号钢丝绳、2号钢丝绳、3号钢丝绳与4号钢丝绳的一端依次和颈带上的1号挂环、2号挂环、3号挂环与4号挂环连接，1号力传感器、2号力传感器、3号力传感器与4号力传感器依次连接在1号钢丝绳、2号钢丝绳、3号钢丝绳与4号钢丝绳的中间处；两个结构相同的磁性开关粘贴在颈带的开口处，充气颈套安装在颈带的中心处，位移传感器安装在颈带上的5号小平台上。

技术方案中所述的颈带为一端开口的弹性圆环件，颈带的外圆柱面上安装有1号小平台、2号小平台、3号小平台与4号小平台，1号挂环、2号挂环、3号挂环与4号挂环的依次安装在1号小平台、2号小平台、3号小平台与4号小平台上，相邻两个小平台之间的夹角为90度，底端两个小平台即1号小平台与4号小平台的中间位置安装一个用于安装位移传感器的5号小平台，1号小平台、2号小平台、3号小平台、4号小平台与5号小平台的结构相同；1号挂环、2号挂环、3号挂环与4号挂环的结构相同，1号挂环、2号挂环、3号挂环与4号挂环皆由底部的正方形底座和上部的圆环形挂环组成。

技术方案中所述的支架还包括两根结构相同的立柱、2号横梁与4号横梁；所述的2号横梁与4号横梁水平平行放置，两根结构相同的3号横梁水平平行放置，2号横梁位于两根结构相同的3号横梁一端之间并采用螺栓固定连接，两根结构相同的立柱垂直放置，4号横梁置于两根结构相同的立柱底端之间并采用螺栓固定连接，两根结构相同的3号横梁另一端与两根结构相同的立柱底端相接触并采用螺栓固定连接，1号横梁(47)置于两根结构相同的立柱(48)顶端之间并采用螺栓固定连接，两根结构相同的立柱、1号横梁与4号横梁所决定的平面和两根结构相同的3号横梁、2号横梁与4号横梁所决定的平面垂直。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置能实现颈带四个自由度的运动，即三个转动和一个平动，各个自由度的运动都能满足患者颈椎康复运动的要求；

2.本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置采用绳索作为驱动元件，传动方式灵活，满足不同患者的康复训练，且整体机械结构使用简单，易于操作；

3.本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置采用完全相同的移动绕线机构，分别控制四根绳索实现颈带不同的运动形式，便于整体机械结构控制和运动输出；

4.本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置的拉力传感器与位移传感器能在运动过程中检测各绳索的受力情况和颈带的位移情况，准确实时控制康复训练各项参数，实现力、位移的综合控制。

综上，本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置具有较高的实用价值和广阔的应用前景，为患者颈椎康复提供了一种新的机械结构，为柔性并联机器人的应用领域提供了一种新的参考形式。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置结构组成的轴测投影图；

图2为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置结构组成的主视图；

图3为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置结构组成的俯视图；

图4为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置结构组成的左视图；

图5为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的移动绕线第1机构结构组成的轴测投影图；

图6为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的移动绕线第1机构结构组成的俯视图；

图7为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的移动绕线第1机构结构组成的主视图；

图8为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的绳索康复机构结构组成的轴测投影图；

图9为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的绳索康复机构中的颈带绳索布置结构组成的轴测投影图；

图10为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的支架结构组成的轴测投影图；

图11为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的康复颈带结构组成的轴测投影图；

图12为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的康复颈带结构组成的主视图；

图13为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的移动绕线第1机构中的底座结构的仰视图；

图14为本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置中所采用的移动绕线第1机构中的1号轴结构的轴测投影图；

图中：Ⅰ.移动绕线第1机构，Ⅱ.移动绕线第2机构，Ⅲ.移动绕线第3机构，Ⅳ.移动绕线第4机构，Ⅴ.支架，Ⅵ.绳索康复机构，1.挡板，2.直线导轨，3.1号轴，4.齿形带轮，5.齿形带，6.连接座，7.滑块，8.连接板，9.1号支撑板，10.底座，11.2号轴，12.支撑座，13.连接块，14.1号轴承，15.1号挡盖，16.绕线盘，17.3号轴，18.2号支撑板，19.导向轮，20.1号联轴器，21.1号法兰盘，22.直流电机，23.步进电机，24.2号法兰盘，25.2号联轴器，26.2号挡盖，27.1号钢丝绳，28.1号轴套，29.4号轴，30.2号轴套，31.3号钢丝绳，32.3号力传感器，33.3号挂环，34.颈带，35.4号挂环，36.4号钢丝绳，37.4号力传感器，38.充气颈套，39.康复床，40.紧急制动开关，41.康复枕，42.2号挂环，43.2号力传感器，44.2号钢丝绳，45.磁性开关，46.1号力传感器，47.1号横梁，48.立柱，49.2号横梁，50.3号横梁，51.4号横梁，52.位移传感器，53.1号挂环，54.沉孔，55.1号螺栓通孔，56.2号螺栓通孔，57.螺纹通孔，58.螺纹孔，59.1号轴颈，60.2号轴颈，61.3号轴颈，62.4号轴颈，63.5号轴颈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1至图4，本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置包括有移动绕线第1机构Ⅰ、移动绕线第2机构Ⅱ、移动绕线第3机构Ⅲ、移动绕线第4机构Ⅳ、支架Ⅴ与绳索康复机构Ⅵ。

移动绕线第1机构Ⅰ、移动绕线第2机构Ⅱ、移动绕线第3机构Ⅲ与移动绕线第4机构Ⅳ的结构完全相同，它们与支架Ⅴ的连接方式完全相同。移动绕线第1机构Ⅰ与移动绕线第4机构Ⅳ布置在支架Ⅴ底部的两根结构相同的3号横梁50上，成对称分布。移动绕线第2机构Ⅱ与移动绕线第3机构Ⅲ布置在支架Ⅴ顶部的1号横梁47上。绳索康复机构Ⅵ通过其中的四根钢丝绳布置在支架Ⅴ的中间位置；四根钢丝绳的一端和移动绕线第1机构Ⅰ、移动绕线第2机构Ⅱ、移动绕线第3机构Ⅲ与移动绕线第4机构Ⅳ连接，四根钢丝绳的另一端依次和绳索康复机构Ⅵ中的颈带34上的四个结构相同的挂环连接。

参阅图5至图7，所述的移动绕线第1机构由底座组件、传输机构与绕线机构组成。其中：

所述的底座组件包括两个结构完全相同的挡板1、两根结构完全相同的直线导轨2、底座10；

所述的传输机构包括1号轴3、两个结构完全相同的齿形带轮4、齿形带5、2号轴11、两个结构相同的支撑座12、两个结构相同的连接块13、步进电机23、2号法兰盘24、2号联轴器25、两个结构相同的2号轴套30；

所述的绕线机构包括连接座6、两个结构相同的滑块7、连接板8、1号支撑板9、1号轴承14、1号挡盖15、绕线盘16、3号轴17、2号支撑板18、导向轮19、1号联轴器20、1号法兰盘21、直流电机22、2号挡盖26、1号轴套28、4号轴29。

所述的两根结构相同的直线导轨2采用螺栓沿底座10的纵向对称面对称平行地固定安装在底座10的两侧；两个结构相同的挡板1各采用两个螺栓固定连接在底座10的左右两个端面上，同时两个结构相同的挡板1各采用另外两个螺栓连接在两根结构相同的直线导轨2的左右端面上；传输机构通过其中的两个结构相同的连接块13与2号法兰盘24固定在底座10上，两个结构相同的连接块13位于两根结构相同的直线导轨2之间的底座10的两端处，2号法兰盘24位于两根结构相同的直线导轨2一(右)端的外(后)侧；绕线机构通过其中的两个结构相同的滑块7安装在两个结构相同的直线导轨2的中间处，传输机构中的齿形带5与绕线机构中的连接座6固定连接。

所述的两个结构相同的挡板1为长方形平板类结构件，挡板1的下端对称地设置有四个螺栓通孔，底部的两个螺栓通孔用于和底座10两端的安装，底部的两个螺栓通孔上方的两个螺栓通孔用于和两直线导轨2两端的安装。

所述的两根结构相同的直线导轨2为横截面为工字形的长条直杆类结构件，两直线导轨2的两端面的中心处沿纵向分别加工一个螺纹孔，两根结构相同的直线导轨2的长度与底座10的长度相同。

参阅图13，所述的底座10为长方形平板类结构件，底座10上相对于底座10纵、横对称面对称布置四个完全相同的用于和3号横梁50与1号横梁47连接的1号螺栓通孔55，底座10上相对于底座10纵、横对称面对称布置四个完全相同的用于安装两个结构相同的连接块13的2号螺栓通孔56，2号螺栓通孔56沿底座10的纵向布置在1号螺栓通孔55的外(左右)侧，沿底座10的纵向布置的四个1号螺栓通孔55与四个2号螺栓通孔56均布在两个并和底座10纵向对称面对称平行的平面内。底座10上前后对称地布置12个完全相同的沉孔54，用于连接两个结构完全相同的直线导轨2，12个完全相同的沉孔54均布在两个并和底座10纵向对称面对称平行的平面内。12个完全相同的沉孔54位于2号螺栓通孔56与1号螺栓通孔55的前、后侧，底座10的一(右)端设置两个完全相同的用于安装2号法兰盘24的螺纹通孔57，两个完全相同的螺纹通孔57位于连接两个结构完全相同的直线导轨2的沉孔54的外侧。底座10的左、右两端沿底座10的纵向各布置两个完全相同的螺纹孔58，四个完全相同的螺纹孔58的回转轴线和底座10的左、右两端面垂直，螺纹孔58用于连接两个结构完全相同的挡板1。

参阅图14，所述的1号轴3为阶梯轴类结构件，1号轴3从左到右分别是5号轴颈63、4号轴颈62、3号轴颈61、1号轴颈59和2号轴颈60。2号轴颈60安装轴承，1号轴颈59作为齿形带轮4的轴向定位。3号轴颈61与齿形带轮4配合安装，3号轴颈61加工为花键轴，齿形带轮4的中心孔加工为花键孔，两者配合安装。4号轴颈62从左到右安装轴承和2号轴套30,2号轴套30作为齿形带轮4的轴向定位。5号轴颈63与2号联轴器25配合连接。

所述的两个结构相同的齿形带轮4的齿轮部分的齿形与齿数和齿形带5配合设计，齿形带轮4的内径尺寸与1号轴3的3号轴颈61配合安装，齿形带轮4的两端为凸出的圆盘件。

所述的齿形带5内表面上的齿形与齿数和齿形带轮4配合安装，齿形带5上沿纵向对称分布两个螺纹孔，齿形带5通过两个螺纹孔与螺栓和连接座6配合安装。

所述的连接座6为截面是“几”字形的左右对称的板类结构件，左右两侧外伸的水平安装底座分别布置四个螺栓通孔，用于两侧外伸的水平安装底座采用螺栓和左右两侧两个滑块7的固定安装，水平顶板上布置两个螺栓通孔和四个螺纹孔，两个螺栓通孔用于和齿形带5的安装连接，四个螺纹孔用于和连接板8的安装连接。

所述的两个结构相同的滑块7皆为长方体式结构件，滑块7的一端沿纵向设置有用于和直线导轨2配合安装的T形凹槽，滑块7的顶端沿垂直方向设置有四个螺纹孔，四个螺纹孔和连接座6的水平安装底座上的四个螺栓通孔对正。

所述的连接板8为长方形平板类结构件，连接板8上设置有八个螺栓通孔和两个螺纹孔，其中四个1号螺栓通孔用于和连接座6的水平顶板配合安装，另外四个2号螺栓通孔用于和1号支撑板9与2号支撑板18底部的螺纹孔配合安装，连接板8上的两个螺纹孔位于连接板8的一(右)端，连接板8上的两个螺纹孔用于和1号法兰盘21配合安装。

所述的1号支撑板9和2号支撑板18均为外形尺寸相同的长方形平板类结构件，1号支撑板9一端设置有一个轴承孔，2号支撑板18上布置有两个轴承孔，1号支撑板9一端的轴承孔和2号支撑板18一端的轴承孔对正，即1号支撑板9一端的轴承孔和2号支撑板18一端的轴承孔的回转轴线共线，1号支撑板9和2号支撑板18的底端面均匀地布置有两个用于和连接板8连接的螺纹孔。

所述的2号轴11与1号轴3结构类似，相比于1号轴3,2号轴11没有5号轴颈63部分，其他结构完全相同，各个轴颈的作用与连接方式与1号轴3完全相同。

两个结构相同的支撑座12为横截面是U字形的叉类结构件，支撑座12的一端的凹槽部分用于安装齿形带轮4和齿形带5，为此，凹槽部分的两侧壁上分别设置有轴承孔，两轴承孔的回转轴线共线并垂直于两侧壁；支撑座12的另一端设置两个相互平行的用于采用螺栓安装连接块13的螺栓通孔，两个螺栓通孔回转轴线和两轴承孔的回转轴线空间垂直。

所述的两个结构相同的连接块13为长方体式结构件，连接块13的上端设置两个上端螺纹孔，两个上端螺纹孔与支撑座12上的两个螺栓通孔对正，连接块13的下端设置两个下端螺纹孔，两个下端螺纹孔与底座10上的安装连接块13的螺栓通孔对正。

所述的1号挡盖15为圆盘类结构件，中心处设置一个用于安装4号轴29的中心通孔，中心通孔的周围均匀地分布有四个用于和绕线盘16连接的螺栓通孔，即相邻的两个螺栓通孔之间的夹角为90度。

所述的绕线盘16为圆盘类结构件，绕线盘16中心处设置一个中央通孔，中央通孔的孔径与4号轴29的直径相等，绕线盘16轴向的中间位置设置有一凹槽，凹槽的对称平面与绕线盘16的回转轴线垂直，凹槽部分方便钢丝绳的缠绕，绕线盘16的左端沿轴向均匀地分布四个螺纹孔，即在中央通孔的周围均匀地分布四个螺纹孔，相邻的两个螺栓通孔之间的夹角为90度。

所述的3号轴17从右到左依次安装轴承、导向轮19和2号挡盖22。2号挡盖22起到导向轮19的轴向定位与固定的作用。轴承内圈与3号轴17配合安装，外圈安装在2号支撑板18上。

所述的导向轮19为圆盘类结构件，导向轮19轴向的中间位置设置有一圆环形的导向凹槽,导向凹槽的对称面与导向轮19的回转轴线垂直，导向凹槽方便钢丝绳的导向，导向轮19的中心处设置有导轮中心通孔，导轮中心通孔的周围均匀布置有四个螺纹孔，相邻的2个螺纹孔之间的夹角为90度。

所述的1号联轴器20与2号联轴器25同采用型号为ML7的梅花联轴器。

所述的1号法兰盘21与2号法兰盘24同为L形的支架类结构件，同由竖直的支撑壁与安装底板组成；支撑壁的上端中心处设置有支撑中心通孔，支撑中心通孔四周(角处)设置有四个螺栓通孔，安装底板上各有两个螺栓通孔。

所述的直流电机22与步进电机23通过康复要求需要的力与位移选择功率等参数。直流电机22的产品型号为JGB37-550，步进电机23的产品型号为57步进电机。

所述的2号挡盖26为圆盘类结构件，中心处设置一个用于安装3号轴17的挡盖通孔，挡盖通孔的周围均匀布置有四个螺栓孔，相邻的2个螺栓孔之间的夹角为90，2号挡盖26通过四个螺栓孔采用螺栓与导向轮19连接。

所述的4号轴29从右到左依次安装1号联轴器20、轴承、1号轴套28、绕线盘16、1号挡盖15与轴承。1号轴套28起到轴承和绕线盘16的轴向定位的作用。1号挡盖15起到绕线盘16的轴向定位与固定的作用。

所述的移动绕线第1机构Ⅰ安装在支架Ⅴ中的3号横梁50上，3号横梁50的一端对称地设置四个螺纹孔，即移动绕线第1机构通过其底座10采用四个内六角螺栓与3号横梁50连接，两根结构完全相同的直线导轨2沿纵向对称平行地布置在底座10的两侧。两个结构完全相同的挡板1各采用两个内六角螺栓固定连接在底座10的左右两个端面上，同时两个结构完全相同的挡板1各采用两个内六角螺栓连接在两根结构完全相同的直线导轨2的左右两端面上。两个结构完全相同的滑块7分别配合安装在两根直线导轨2上，滑块7可以在直线导轨2上直线滑动。连接座6安装在齿形带5的中间位置处与两个滑块7的顶端面上，连接座6的前、后两侧的水平安装底座分别通过四个内六角螺栓与两个滑块7的顶端面连接。连接板8安装在连接座6中央的水平顶板上，即连接板8通过四个内六角螺栓与连接座6连接。两个结构完全相同的连接块13对称地布置在底座10的纵向的两端，两个连接块13分别通过两个内六角螺栓从底座10的底面到上表面连接。两个结构完全相同的支撑座12的一端依次安装在两个结构相同的连接块13的顶端面上，两个结构完全相同的支撑座12的凹槽相对正，两个支撑座12分别通过两个内六角螺栓与两个结构相同的连接块13连接，两个结构相同的连接块13采用螺栓安装在底座10左右两端处。1号轴3的两端分别安装有滚动轴承，滚动轴承安装在底座10右端处的支撑座12的轴承孔内。2号轴11的两端分别安装有滚动轴承，滚动轴承安装在底座10左端处的支撑座12的轴承孔内，1号轴3与2号轴11的中部依次安装有结构相同的齿形带轮4。齿形带5套装在两个结构相同的齿形带轮4上，齿形带5的中部通过四个螺钉与连接座6连接。两个结构相同的2号轴套30依次套装在两个结构相同的齿形带轮4两侧的1号轴3与2号轴11上。步进电机23与2号法兰盘24的支撑壁上端的支撑中心通孔同轴安装配合，2号法兰盘24上的四个螺栓通孔与步进电机23上的四个螺纹孔通过螺钉连接，2号法兰盘24通过两个内六角螺栓与底座10连接。步进电机23的电机轴、2号联轴器25与1号轴3同轴连接。1号轴3分别与2号联轴器25端部孔、2号轴套30和齿形带轮4同轴连接。1号支撑板9与2号支撑板18分别安装在连接板8的左端与中间处，各通过两个螺钉与连接板8连接。直流电机22与1号法兰盘21、1号联轴器20、4号轴29、1号轴套28和绕线盘16同轴连接；直流电机22输出轴端的壳体采用三个内六角螺栓与1号法兰盘21的上端固定连接，直流电机22输出轴从1号法兰盘21的支撑中心通孔中伸出并与1号联轴器20的一端固定连接，1号联轴器20的另一端与4号轴29的一端固定连接，第一个1号轴承14、1号轴套28与绕线盘16、1号挡盖15与第二个1号轴承14从右至左地套装在4号轴29上。1号法兰盘21安装在连接板8的(一)右端，通过两个内六角螺栓与连接板8固定连接。1号挡盖15通过四个螺钉与绕线盘16的左端面连接。两个相同的1号轴承14分别安装在1号支撑板9与2号支撑板18的轴承孔内。3号轴17一(右)端通过滚动轴承安装在2号支撑板18的轴承孔内。3号轴17的另一端与导向轮19同轴装配，导向轮19凹槽所在的平面与绕线盘16凹槽所在的平面重合。2号挡盖26通过四个螺钉与导向轮19的左端面固定连接。

参阅图8和图9，所述的绳索康复机构Ⅵ包括1号钢丝绳27、3号钢丝绳31、3号力传感器32、3号挂环33、颈带34、4号挂环35、4号钢丝绳36、4号力传感器37、充气颈套38、康复床39、紧急制动开关40、康复枕41、2号挂环42、2号力传感器43、2号钢丝绳44、磁性开关45、1号力传感器46、位移传感器52与1号挂环53。

所述的1号钢丝绳27、2号钢丝绳44、3号钢丝绳31与4号钢丝绳36为长度完全相同的四根钢丝绳，钢丝绳的直径为2mm。1号力传感器46、2号力传感器43、3号力传感器32与4号力传感器37为完全相同的拉力传感器，拉力传感器的精度和量程结合患者颈椎康复的实际需求进行选择。1号挂环53、2号挂环42、3号挂环33与4号挂环35为完全相同的四个挂环，挂环包括底部的正方形底座和上部的圆环形挂环两部分。颈带34为一端开口的弹性圆环件，颈带34的外圆柱面上安装四个小平台即1号小平台、2号小平台、3号小平台、4号小平台，方便四个挂环即1号挂环53、2号挂环42、3号挂环33、4号挂环35的依次安装，相邻两个小平台之间的夹角为90度，底端两个小平台即安装1号挂环53与4号挂环35的两个小平台的中间位置安装一个5号小平台，方便位移传感器52的安装。充气颈套38为橡胶类弹性结构件，一端通过橡胶管连接橡胶球。康复床39为普通病床结构，颈带34下部的病床加工有凹槽，方便患者颈椎康复和钢丝绳的运动。康复枕41为普通枕头结构，按照人体头部和颈椎的舒适程度设计。磁性开关45为长条形磁性元器件。

康复床39放置在支架Ⅴ左右方向的中央位置，1号横梁47与4号横梁51所在的平面位于康复床39一端的外侧，康复床39放置在水平地面上，康复床39的另一端位于支架Ⅴ中2号横梁49的外侧。紧急制动开关40布置在康复床39的床面的左侧的后端位置，即靠近康复床39上的凹槽。康复枕41布置在康复床39凹槽的后方位置。颈带34布置在康复床39上的凹槽的中央位置的正上方，颈带34上相邻两个之间的夹角为90度的四个小平台上分别固定连接四个挂环，即1号挂环53、2号挂环42、3号挂环33与4号挂环35，四个结构相同的挂环粘贴在颈带34上。1号钢丝绳27分为上下两段，上段的一端缠绕在移动绕线第1机构Ⅰ的绕线盘16的凹槽内，上段的另一端与1号力传感器46的一端相连，下段的一端与1号力传感器46的另一端相连，下段的另一端与1号挂环53相连。同理，2号钢丝绳44、2号力传感器43与2号挂环42连接，3号钢丝绳31、3号力传感器32与3号挂环33连接，4号钢丝绳36、4号力传感器37与4号挂环35连接，且连接方式完全相同。两个结构相同的磁性开关45粘贴在颈带34的开口处，两个磁性开关45距离较近时可以粘贴在一起，起到封闭颈带34的作用。充气颈套38布置在颈带34的中央，捏动橡胶球使其反复发生形变时会使充气颈套38膨胀，与患者颈椎贴合在一起。位移传感器52安装在位于4号挂环35与1号挂环53之间的5号小平台上，实现了与颈带34固连在一起。

参阅图10，所述的支架Ⅴ包括1号横梁47、两根结构完全相同的立柱48、2号横梁49、两根结构完全相同的3号横梁50与4号横梁51。

所述的1号横梁47为横截面是长方形的长条类结构件，上表面对称设置八个螺纹孔。两根结构相同的立柱48为横截面是正方形的长条类结构件，两根结构相同的立柱48的上端设置有两个相互平行的并同处一水平面内的螺栓通孔，两根结构相同的立柱48的下端设置有两个相互垂直的螺栓通孔，两个相互垂直的螺栓通孔的回转轴线是属于空间交叉垂直，即两个相互垂直的螺栓通孔的回转轴线不再同一水平面内。2号横梁49为横截面是长方形的长条类结构件，两端沿纵向各分布两个螺纹盲孔，两个螺纹盲孔之间的距离与3号横梁50一端上的两个螺栓通孔之间的距离相等。3号横梁50为截面是长方形的长条类结构件，3号横梁50一端的上表面对称地分布四个螺纹孔，3号横梁50一端并与上表面相邻的侧端面上沿横向分布两个螺栓通孔，3号横梁50的另一端沿纵向分布一个螺纹盲孔，该螺纹盲孔与立柱48的下端的螺栓通孔对正。4号横梁51的两端沿纵向各分布一个螺纹盲孔。

所述的2号横梁49与4号横梁51水平平行放置，两根结构相同的3号横梁50水平平行放置，2号横梁49位于两根结构相同的3号横梁50一端之间并采用两个内六角螺栓固定连接，两根结构相同的立柱48垂直放置，4号横梁51置于两根结构相同的立柱48底端之间并采用一个内六角螺栓固定连接，两根结构相同的3号横梁50另一端与两根结构相同的立柱48底端一侧面相接处并采用一个内六角螺栓固定连接，1号横梁47置于两根结构相同的立柱48顶端之间并采用两个内六角螺栓固定连接；两个结构相同的立柱48、1号横梁47与4号横梁51组成YZ平面框架；两个结构相同的3号横梁50、2号横梁49与4号横梁51组成XY平面框架；YZ平面框架与XY平面框架相互垂直。

本发明所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置的工作原理：

步进电机23接收到控制信号，按照给定的信号要求使配备减速器的步进电机23达到一定转速，步进电机23的输出轴带动1号轴3达到相同转速，1号轴上套装的齿形带轮4达到相同转速。齿形带轮4的转动带动齿形带5直线移动，齿形带轮4的正反转运动使齿形带5前后(左右)移动，齿形带5前后(左右)移动使连接板8上的绕线机构前后移动。直流电机22接收到控制信号，按照给定的信号要求使配备减速器的直流电机22达到一定转速，直流电机22的电机轴带动4号轴29达到相同转速，4号轴29上装配的绕线盘16达到相同转速，绕线盘16的转动带动钢丝绳的运动，绕线盘16的正反转运动使钢丝绳伸长缩短。钢丝绳伸长缩短的过程中会通过导向轮19，导向轮19起到导向钢丝绳的作用。

步进电机23的正反转运动可以实现绕线机构前后移动，直流电机22的正反转运动实现钢丝绳的伸长与缩短。四组移动绕线机构既可以单独控制各自的运动，也可以相互配合。

颈椎康复患者躺在康复床39上，将充气颈套38佩戴在自己的颈椎处，同时电磁开关45闭合，颈带34达到闭合状态。捏动给颈套38充气的橡胶球，充气颈套38不断膨胀，充气颈套38与颈带34贴合并且患者颈椎达到舒服状态。初始位置为位移传感器52处于康复床39上的凹槽的中央位置且位移传感器52的底面与康复床39的上表面平齐的位置。移动绕线第1机构Ⅰ、移动绕线第2机构Ⅱ、移动绕线第3机构Ⅲ与移动绕线第4机构Ⅳ同时施加作用力，1号钢丝绳27、2号钢丝绳44、3号钢丝绳31与4号钢丝绳36同时张紧，工作状态开始。患者康复过程中如果感觉不适，可以按动紧急制动开关40，移动绕线第1机构Ⅰ、移动绕线第2机构Ⅱ、移动绕线第3机构Ⅲ与移动绕线第4机构Ⅳ会停止工作，使患者处于舒适状态。

医师根据患者颈椎病变情况，下达相关治疗措施，根据治疗措施确定电机运转参数、力传感器及位移传感器的参数，按照要求向各个移动绕线机构输入参数，观察力传感器和位移传感器的输出参数，根据理论情况和实际的输出，不断调整，最终达到康复患者颈椎的目的。

本发明能实现颈椎康复四个自由度的独立运动，又能将四个自由度的运动合成为满足患者康复需求的运动形式。四个自由度为绕X轴转动、绕Y轴转动、绕Z轴转动和沿X轴移动。运用四根柔索驱动，根据四个拉力传感器测量的不同拉力，结合位移传感器测量的患者颈椎的位置和位移信息，便于力位信息的整合和综合控制，最终实现康复患者颈椎的目的。

Claims (8)

1.一种柔索驱动并联颈椎康复装置，其特征在于，所述的一种柔索驱动并联颈椎康复装置包括有移动绕线第1机构(Ⅰ)、移动绕线第2机构(Ⅱ)、移动绕线第3机构(Ⅲ)、移动绕线第4机构(Ⅳ)、支架(Ⅴ)与绳索康复机构(Ⅵ)；

所述的移动绕线第1机构(Ⅰ)、移动绕线第2机构(Ⅱ)、移动绕线第3机构(Ⅲ)与移动绕线第4机构(Ⅳ)的结构相同，移动绕线第1机构(Ⅰ)与移动绕线第4机构(Ⅳ)对称地安装在支架(Ⅴ)底端的两根结构相同的3号横梁(50)上；移动绕线第2机构(Ⅱ)与移动绕线第3机构(Ⅲ)安装在支架(Ⅴ)顶部的1号横梁(47)上；绳索康复机构(Ⅵ)布置在支架(Ⅴ)的中间位置，绳索康复机构(Ⅵ)中的四根钢丝绳的一端依次和移动绕线第1机构(Ⅰ)、移动绕线第2机构(Ⅱ)、移动绕线第3机构(Ⅲ)与移动绕线第4机构(Ⅳ)连接，四根钢丝绳的另一端依次和绳索康复机构(Ⅵ)中的颈带(34)上的四个结构相同的挂环连接。

2.按照权利要求1所述的柔索驱动并联颈椎康复装置，其特征在于，所述的移动绕线第1机构(Ⅰ)由底座组件、传输机构与绕线机构组成；

所述的底座组件包括两个结构相同的挡板(1)、两根结构相同的直线导轨(2)与底座(10)；

所述的两根结构相同的直线导轨(2)采用螺栓沿底座(10)的纵向对称面对称平行地固定安装在底座(10)的两侧；两个结构相同的挡板(1)各采用两个螺栓固定连接在底座(10)的左右两个端面上，同时两个结构相同的挡板(1)各采用另外两个螺栓连接在两根结构相同的直线导轨(2)的左右端面上；传输机构通过其中的两个结构相同的连接块(13)与2号法兰盘(24)固定在底座(10)上，两个结构相同的连接块(13)位于两根结构相同的直线导轨(2)左右端之间的底座(10)上，2号法兰盘(24)位于两根结构相同的直线导轨(2)右端的后侧；绕线机构通过其中的两个结构相同的滑块(7)安装在两个结构相同的直线导轨(2)的中间处，传输机构中的齿形带(5)与绕线机构中的连接座(6)固定连接。

3.按照权利要求2所述的柔索驱动并联颈椎康复装置，其特征在于，所述的底座(10)为长方形平板类结构件，底座(10)上相对于底座(10)的纵、横对称面对称地布置四个结构相同的用于和3号横梁(50)与1号横梁(47)连接的1号螺栓通孔(55)，底座(10)上相对于底座(10)的纵、横对称面对称地布置四个结构相同的用于安装两个结构相同的连接块(13)的2号螺栓通孔(56)，2号螺栓通孔(56)沿底座(10)的纵向布置在1号螺栓通孔(55)的外侧，沿底座(10)的纵向布置的四个1号螺栓通孔(55)与四个2号螺栓通孔(56)均匀地布置在两个并和底座(10)纵向对称面对称平行的平面内；底座(10)上前后对称地布置12个用于连接两个结构相同的直线导轨(2)的结构相同的沉孔(54)，12个结构相同的沉孔(54)均匀地分布在两个并和底座(10)纵向对称面对称平行的平面内，12个结构相同的沉孔(54)位于2号螺栓通孔(56)与1号螺栓通孔(55)的前、后侧，底座(10)的右端设置两个结构相同的用于安装2号法兰盘(24)的螺纹通孔(57)，两个结构相同的螺纹通孔(57)位于沉孔(54)的后侧；底座(10)的左、右两端沿底座(10)的纵向各布置两个结构相同的用于连接两个结构相同的挡板(1)的螺纹孔(58)，四个结构相同的螺纹孔(58)的回转轴线和底座(10)的左、右两端面垂直。

4.按照权利要求2所述的柔索驱动并联颈椎康复装置，其特征在于，所述的传输机构包括1号轴(3)、两个结构相同的齿形带轮(4)、2号轴(11)、两个结构相同的支撑座(12)、步进电机(23)、2号联轴器(25)与两个结构相同的2号轴套(30)；

两个结构相同的支撑座(12)的一端分别采用内六角螺栓安装在两个连接块(13)的顶端上，两个连接块(13)采用螺栓安装在底座(10)的左、右端处，1号轴(3)的两端通过滚动轴承安装在底座(10)右端处的支撑座(12)上的轴承孔内，2号轴(11)的两端通过滚动轴承安装在底座(10)左端处的支撑座(12)的轴承孔内，1号轴(3)与2号轴(11)的中部依次安装有结构相同的齿形带轮(4)，齿形带(5)套装在两个结构相同的齿形带轮(4)上；步进电机(23)采用螺栓安装在2号法兰盘(24)中的支撑壁的上端，步进电机(23)的输出轴从支撑壁上的支撑中心通孔中伸出，2号法兰盘(24)采用螺栓与底座(10)连接，步进电机(23)的输出轴采用2号联轴器(25)与1号轴(3)的一端连接，步进电机(23)的输出轴、2号联轴器(25)与1号轴(3)同轴连接，两个结构相同的2号轴套(30)依次套装在两个结构相同的齿形带轮(4)一侧的1号轴(3)与2号轴(11)上。

5.按照权利要求2所述的柔索驱动并联颈椎康复装置，其特征在于，所述的绕线机构包括连接板(8)、1号支撑板(9)、2个结构相同的1号轴承(14)、1号挡盖(15)、绕线盘(16)、3号轴(17)、2号支撑板(18)、导向轮(19)、1号联轴器(20)、1号法兰盘(21)、直流电机(22)、2号挡盖(26)、1号轴套(28)与4号轴(29)；

所述的两个结构相同的滑块(7)分别安装在两根直线导轨(2)上，连接座(6)通过其前、后两侧的水平安装底座与两个滑块(7)的顶端面螺栓连接，连接板(8)采用螺栓安装在连接座(6)中间的水平顶板上，1号支撑板(9)与2号支撑板(18)分别采用螺栓安装在连接板(8)的左端与中间处，1号法兰盘(21)采用螺栓安装在连接板(8)的右端，直流电机(22)输出轴端的壳体采用螺栓与1号法兰盘(21)的上端固定连接，直流电机(22)输出轴从1号法兰盘(21)的支撑中心通孔中伸出并与1号联轴器(20)的一端固定连接，1号联轴器(20)的另一端与4号轴(29)的一端固定连接，第一个1号轴承(14)、1号轴套(28)、绕线盘(16)、1号挡盖(15)与第二个1号轴承(14)从右至左地套装在4号轴(29)上，1号挡盖(15)采用螺钉与绕线盘(16)的左端面连接，两个相同的1号轴承(14)依次安装在1号支撑板(9)与2号支撑板(18)的轴承孔内，3号轴(17)右端通过滚动轴承安装在2号支撑板(18)的轴承孔内，导向轮(19)套装在3号轴(17)的另一端上，导向轮(19)凹槽所在的平面与绕线盘(16)上的凹槽所在的平面重合，2号挡盖(26)采用螺钉与导向轮(19)的左端面固定连接。

6.按照权利要求1所述的柔索驱动并联颈椎康复装置，其特征在于，所述的绳索康复机构(Ⅵ)还包括1号钢丝绳(27)、3号钢丝绳(31)、3号力传感器(32)、3号挂环(33)、4号挂环(35)、4号钢丝绳(36)、4号力传感器(37)、充气颈套(38)、康复床(39)、紧急制动开关(40)、康复枕(41)、2号挂环(42)、2号力传感器(43)、2号钢丝绳(44)、两个结构相同的磁性开关(45)、1号力传感器(46)、位移传感器(52)与1号挂环(53)；

所述的康复床(39)放置在支架(Ⅴ)左右方向的中央位置的水平地面上，支架(Ⅴ)中的1号横梁(47)与4号横梁(51)所在的平面位于康复床(39)一端的外侧，康复床(39)的另一端位于支架(Ⅴ)中2号横梁(49)的外侧；紧急制动开关(40)布置在康复床(39)的床面的左侧的后端位置，即康复床(39)上的凹槽的后侧，康复枕(41)布置在康复床(39)上的凹槽的后方位置，颈带(34)布置在康复床(39)上的凹槽的中央位置的正上方，1号钢丝绳(27)、2号钢丝绳(44)、3号钢丝绳(31)与4号钢丝绳(36)的一端依次和颈带(34)上的1号挂环(53)、2号挂环(42)、3号挂环(33)与4号挂环(35)连接，1号力传感器(46)、2号力传感器(43)、3号力传感器(32)与4号力传感器(37)依次连接在1号钢丝绳(27)、2号钢丝绳(44)、3号钢丝绳(31)与4号钢丝绳(36)的中间处；两个结构相同的磁性开关(45)粘贴在颈带(34)的开口处，充气颈套(38)安装在颈带(34)的中心处，位移传感器(52)安装在颈带(34)上的5号小平台上。

7.按照权利要求1或6所述的柔索驱动并联颈椎康复装置，其特征在于，所述的颈带(34)为一端开口的弹性圆环件，颈带(34)的外圆柱面上安装有1号小平台、2号小平台、3号小平台与4号小平台，1号挂环(53)、2号挂环(42)、3号挂环(33)与4号挂环(35)的依次安装在1号小平台、2号小平台、3号小平台与4号小平台上，相邻两个小平台之间的夹角为90度，底端两个小平台即1号小平台与4号小平台的中间位置安装一个用于安装位移传感器(52)的5号小平台，1号小平台、2号小平台、3号小平台、4号小平台与5号小平台的结构相同；1号挂环(53)、2号挂环(42)、3号挂环(33)与4号挂环(35)的结构相同，1号挂环(53)、2号挂环(42)、3号挂环(33)与4号挂环(35)皆由底部的正方形底座和上部的圆环形挂环组成。

8.按照权利要求1所述的柔索驱动并联颈椎康复装置，其特征在于，所述的支架(Ⅴ)还包括两根结构相同的立柱(48)、2号横梁(49)与4号横梁(51)；

所述的2号横梁(49)与4号横梁(51)水平平行放置，两根结构相同的3号横梁(50)水平平行放置，2号横梁(49)位于两根结构相同的3号横梁(50)一端之间并采用螺栓固定连接，两根结构相同的立柱(48)垂直放置，4号横梁(51)置于两根结构相同的立柱(48)底端之间并采用螺栓固定连接，两根结构相同的3号横梁(50)另一端与两根结构相同的立柱(48)底端相接触并采用螺栓固定连接，1号横梁(47)置于两根结构相同的立柱(48)顶端之间并采用螺栓固定连接，两根结构相同的立柱(48)、1号横梁(47)与4号横梁(51)所决定的平面和两根结构相同的3号横梁(50)、2号横梁(49)与4号横梁(51)所决定的平面垂直。