[发明专利]针刺手法高精度数字模拟系统

权利要求书

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用于实现垂直方向上下运动的伺服电机(17)和用于实现水平方向旋转运动的伺服电机(18)、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(12)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所述的针刺手法的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)的参数设置模块(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所述的针刺手法的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所述的针刺手法的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。