基于ARM的颈椎牵引系统的设计与实现

发布时间：2020-04-10 21:28

【摘要】：颈椎牵引是非手术治疗颈椎病的重要手段之一。合理的牵引治疗因素不仅包括牵引力,还与牵引角度、牵引时间、牵引模式相关。由此,本文在现有的手动颈椎牵引椅基础上,运用自动化、嵌入式等技术设计了一种牵引力精度较高、牵引方向多、牵引角度可控、工作模式丰富的自动型医用颈椎牵引椅设备。本文主要完成的工作如下:(1)系统方案设计与相关参数分析。首先对自动型颈椎牵引椅系统进行需求分析,然后进行机械结构设计和控制方案设计,最后针对颈椎牵引治疗过程中的牵引力、牵引角度、牵引时间、牵引模式等相关参数进行理论分析。(2)牵引力的控制策略研究。首先建立牵引力控制系统的数学模型。其次通过确定模糊集合、隶属度函数、制定模糊规则、解模糊等步骤,完成了牵引力模糊PID控制器的设计。最后运用MATLAB对系统模型进行仿真。结果表明,采用模糊PID控制算法能够在满足牵引力精度要求的同时,一定程度上改善系统的动态响应,提高系统抗干扰能力,增强控制系统的鲁棒性。(3)硬件平台的设计。基于S3C2440A嵌入式处理器的硬件平台,完成拉力检测、LCD触摸显示屏、步进电机及驱动、声光报警、急停装置等硬件电路设计。(4)系统软件的开发。以Linux操作系统为软件平台完成了系统相关文件的移植,并对硬件设备进行驱动程序开发。此外,采用触摸屏组态软件Designer进行人机交互界面设计,实现了用户登录、方案建立、参数设置、设备控制、运行监控等功能操作。(5)硬件平台的实验测试。在搭建的硬件平台上进行模型参数的测试,并设计了角度牵引实验和牵引力实验,通过实验数据分析论证牵引系统模型的可行性。
【图文】：

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到机械牵引器上，通过临床实验获得了较好的治疗效果。1968 年，Maitland 独创牵引带轴向的牵引控制方式，并进行了大量的推广也成为了大多数牵引设备后期研发的技术基础[12]。2000 年以来，国外颈椎牵引设备发展多元化，设备的智能化水平不断提高引功能更加丰富，治疗过程更加便捷。美国 DTS 解压牵引床如图 1.1 所示，该设备内置了大量的临床治疗处方，可以通过界面选择来实现颈椎牵引自动治疗。此外，还可以通过肌电信号实控患者治疗部位的肌张力水平，避免对患者肌肉产生拉伤、痉挛。由于整个在治疗过程中非常人性化，有着良好的市场前景。韩国 CT-88 电动多角度牵引床如图 1.2 所示，该设备同样内置多种牵引模式过触摸屏进行控制，整个治疗过程实现了自动化。其中，角度牵引可通过调体倾斜角度实现。该设备最大的优势在于患者可以在颈椎牵引治疗的同时，以进行其他部位物理治疗。

牵引床,韩国

到机械牵引器上，，通过临床实验获得了较好的治疗效果。1968 年，Maitland 独创牵引带轴向的牵引控制方式，并进行了大量的推广也成为了大多数牵引设备后期研发的技术基础[12]。2000 年以来，国外颈椎牵引设备发展多元化，设备的智能化水平不断提高引功能更加丰富，治疗过程更加便捷。美国 DTS 解压牵引床如图 1.1 所示，该设备内置了大量的临床治疗处方，可以通过界面选择来实现颈椎牵引自动治疗。此外，还可以通过肌电信号实控患者治疗部位的肌张力水平，避免对患者肌肉产生拉伤、痉挛。由于整个在治疗过程中非常人性化，有着良好的市场前景。韩国 CT-88 电动多角度牵引床如图 1.2 所示，该设备同样内置多种牵引模式过触摸屏进行控制，整个治疗过程实现了自动化。其中，角度牵引可通过调体倾斜角度实现。该设备最大的优势在于患者可以在颈椎牵引治疗的同时，以进行其他部位物理治疗。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R681.55; R1;TP273

【参考文献】