基于LabVIEW与六轴机械臂的脊柱生物力学测试系统构建及可靠性研究

发布时间：2020-12-17 06:22

　　目的:构建基于上位机、六轴机械臂、六自由度力/扭矩传感器的离体脊柱生物力学测试系统,完成基于Lab VIEW的测试程序编写,进行初步可靠性测试。方法:选定和购买硬件设施,利用CAD软件进行各种夹具等配套设施的设计与绘图;通过Lab VIEW软件进行编程,用以太网及Profibus通讯的方式,将机械臂与上位机进行实时通讯,实现上、下、左、右、前、后六个方向平移运动及屈伸、左右侧屈、旋转运动,实现位移控制和载荷控制,并能实时读取机械臂末端位置、旋转角度和所受力/扭矩值,通过数据采集卡和上位机完成数据采集、显示、处理、储存等功能。通过特制夹具将数显千分表牢靠固定于机械臂末端,使千分表测量杆与机械臂运动方向平行或者垂直,以此减小测量误差;使用Lab VIEW控制程序驱动机械臂完成上、下、左、右、前、后六个方向平移运动,每次动作完成后,记录数据,然后机器人复位,调零千分表,进行下一组测试,每组动作重复10次,测试完成后,整理所有数据,进行统计学分析,得出该测试系统精密度和准确度值,并对可能存在的误差进行原因分析。使用该平台对抗阻尼标本进行屈伸、侧屈和旋转测试,绘制相应载荷-位移曲线,分析数据并对... 

【文章来源】：南华大学湖南省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

实验室布置及各配套设施实景图

图 2.2 ATI 六自由度力/扭矩传感器rial Personal Computer—IPC）是一种增结构，生产过程和机械和电气设备，技通常在重灰尘、重湿度等恶劣环境下长标本力学情况复杂，也需要系统长时间境和工作需求，所以它更重视计算机的同的特点，它的主要特点为：①具有高的能力；②机箱中有专业的主板，具有具有长时间连续工作能力，使用稳定安。工控机还具有计算机 CPU，硬盘，内和协议、计算能力和友好的人机界面等

实验夹具等配套设施使用 CAD 软件进行设计图绘制，由泰州市德亚金属制品有限公司进行加工，零件加工精度：尺寸公差±0.01mm，一次性加工同心度0.005mm，一次性加工平行度 0.005mm，单边垂直度 0.005mm，符合本实验室设备制作要求。配套设施包括底座、传感器连接件、夹具（上端夹具和下端夹具）、跟随载荷加载固定圆桶和实验桌（图 2.1）。底座固定于地面与机器人足部连接，确定试验台放置位置后通过膨胀螺钉固定于地面，实验桌上布有等间距的通心螺孔，可用于固定跟随载荷加载圆桶，跟随载荷加载线缆通过该圆筒加载至标本上，连接件用于将力/扭矩传感器与法兰和上端夹具连接固定，下端夹具固定于跟随载荷圆桶上（图 2.3）。标本固定方法：在上下端椎体应用 3-4 枚临床应用的椎弓根钉，其中 2 枚置于双侧椎弓根，另外 1-2 枚置于椎体前方，然后标本上下两端各连接于上、下端夹具，该方法较传统的牙托粉固定方法更方便且易于调整（图 2.3b）。


本文编号：2921556