文档介绍：北方工业大学硕士学位论文
脊髓致伤力系统的研制
摘要
脊髓是脊椎类动物神经中枢的一部分,用来传导、反射,四肢、体壁和内脏的感觉冲动,
同时维持人的运动功能,调节人的生理反应。在现实生活当中,撞击和挤压等多种原因都有可
能导致脊髓的横惯性损害,这种损害能够造成损伤平面以下脊髓神经功能障碍,继而引发严重
的肢体残疾。随着这种脊髓损伤发病率的逐年上升,对脊髓损伤的药理和治疗效果的研究越来
越重视。制备大量的、标准的动物脊髓损伤模型是进行脊髓损伤深入研究的前提。
本文在步进电机控制技术以及传感器检测技术的基础上,采用 PLC 编程、理论计算和
MATLAB 拟合的方法,设计了一套脊髓打击装置,实现了打击平台的精准定位、位置信息的
实时检测,打击力的测量以及数据的采集和分析。主要研究内容如下:
首先,对三维可移动打击平台的精准定位进行了研究。通过步进电机细分和绝对编码器检
测的方法,使步进电机的理论定位精度达到 、定位误差降至 ;实现了
平台回归参考点的功能,并通过触摸屏实时显示打击平台的状态信息。
其次,对打击力的测量方法进行了研究,通过对打击过程的物理分析得到打击力的理论范
围,并根据这一范围选择适合本系统的测力传感器,设计出集打击与打击力测量于一体的打击
锤,实现了打击力的测量。
再次,针对打击力与打击时间的测量设计实验。进行不同打击高度的实验,打击波形信息
的获取和分析。
最后,提取多组信号上的数据点,通过 MATLAB 的函数算法得到不同高度下最具有代表
性的打击力随时间变化的关系曲线和等效打击力,可以根据这一结论,来制作不同损伤程度的
脊髓损伤模型。研究工作对脊髓打击装置的设计、打击力的标定以及脊髓损伤模型的分类提供
参考。
关键词:脊髓打击器,打击力测量,步进电机,绝对编码器,打击力传感器
I
北方工业大学硕士学位论文
The development of the spinal cord impact system
Abstract
Spinal cord is a part of nerve center of spinal animals, used for transmission and reflection the
sensory impulses of limbs, body wall and ans, maintaining the movement function, and
adjusting the person’s physiological reaction. In the real life, a variety of reasons, impact and
extrusion for example, are likely to cause Transverse inertia spinal cord injuries. This kind of injuries
may make the spinal cord under the damage plane dysfunctional, Which will cause severe physical
disabilities. With the increasing rate of the spinal cord injury, the study of pharmacological effect and
treatment effect has e more and more important. So making more standardized and abundant
spinal cord models is the precondition of further study. According to the problem mentioned above, a
spinal cord impact device is designed in this paper to realize the control of the mobile platform and
the data analysis of the force to hit the spinal cord. The main research work and conclusions are as
follows:
Firstly, on the basis of The PLC and stepping motor control technology, the platform acc