专利名称：一种实验用兔子脊椎弯曲装置的制作方法目前，大部分家庭都是独生子女，望子成龙、望女成凤的愿望非常普遍。很多家长都会给小孩报各种业余爱好培训班。艺术体操便是其中之一。然而艺术体操中的后仰双手着地动作极易造成脊椎损伤，造成病人的下肢甚至全身瘫痪，给患者家庭带来不幸。目前针对这种后仰双手着地动作和脊椎损伤的关系研究较少，很少有充分的证据去说服家长、老师避免小孩参与这种训练。因此，迫切需要进行动物实验揭示后仰时脊椎弯曲程度与脊椎损伤的联系。目前，市面上暂时还没有针对小型动物脊椎弯曲实验设计的设备，医生为了进行这项实验不得不完全靠手工操作，极为不便。
针对以上问题，本发明提供一种能够进行兔子脊椎弯曲实验的装置。装置的弯曲机构能够带动兔子脊椎一起进行弯曲，并保证弯曲的自然平稳避免给兔子造成其它创伤。弯曲机构能够以给定的角度弯曲，并能为医生提供一个便于操作兔子脊椎的姿态。本发明提出的一种实验用兔子脊椎弯曲装置，其特征在于，该装置包括设备支架、传动机构和弯曲机构，其中所述设备支架包括长横梁组9、短横梁组37、立柱组10组和传动机构安装板33，长横梁组9包括4根较长的横梁，短横梁组37包括4根较短的横梁，立柱组10包括4根垂直安装的立柱；分别由两根较长的横梁和两根短横梁构成两个矩形框架，水平安装在所述脊椎弯曲装置靠近顶面和底面的位置；立柱组10的每根立柱的两端分别垂直安装于上述两个矩形框架的顶点位置处；传动机构安装板33固定安装在所述脊椎弯曲装置靠近顶面的矩形框架上；所述传动机构安装在传动机构安装板33的下表面，用于提供并传递脊椎弯曲所需的动力，所述传动机构包括直流电机4，驱动轴A5，联轴器A6，滚珠丝杠A7，丝杠滑块A8，同步带A16，同步带B17，同步带C18，同步轮A19，同步带D20，同步轮B21，直线导轨A24，直线导轨滑鞍A25，驱动轴B26，联轴器B27，滚珠丝杠B28，丝杠滑块B29，电机安装板32，电机安装板支架34，电机安装支座35，同步轮C36，弯曲机构安装板A23 ；电机安装板支架34一端固定安装在传动机构安装板33的下表面，另一端固定安装有电机安装板32;电机安装板32的下方固定安装有电机安装支座35 ;直流电机4固定安装在电机安装支座35上，直流电机4的输出端固定安装有同步轮a,同步带A16 一端连接同步轮a,另一端连接同步轮b ;同步轮b与同步带B17所连接的位于电机安装板32 —侧的同步轮c固定安装在同一根轴上；同步带B17 —端连接有同步轮C，另一端在传动机构安装板33的一侧连接有同步轮C36 ;同步带C18 —端连接同步轮A19,另一端连接同步轮d ;同步带D20 —端连接同步轮B21，另一端连接同步轮e ;同步轮B21、驱动轴A5、联轴器A6与滚珠丝杠A7依次固定连接；同步轮A19、驱动轴B26、联轴器B27与滚珠丝杠B28依次固定连接；滚珠丝杠A7、滚珠丝杠B28上分别配套安装有丝杠滑块A8和丝杠滑块B29 ;丝杠滑块A8和丝杠滑块B29固定安装在弯曲机构安装板23的下表面；弯曲机构安装板23上表面两端分别固定安装有直线导轨滑鞍A25和另一直线导轨滑鞍；该直线导轨滑鞍分别安装在直线导轨A24和另一直线导轨上，并能沿相应的直线导轨滑动；该直线导轨均固定安装在传动机构安装板33的下表面；所述弯曲机构与所述传动机构相连，用于绑定实验兔子并直接作用于兔子脊椎，造成兔子脊椎弯曲，弯曲机构包括曲柄组、保持架组、弯曲机构支架A11、弯曲机构支架B31、弯曲机构安装板A23和弯曲机构安装板B22 ；曲柄组包括长曲柄A12、长曲柄B30、短曲柄15 ;长曲柄A12和所述长曲柄B30各有一端与所述短曲柄15铰接；保持架组包括长保持架14、短保持架13，长保持架14的两端分别与短保持架13、短曲柄15铰接，短保持架13的两端分别与长保持架14、长曲柄A12铰接；短保持架13水平安装在弯曲机构支架All上并与弯曲机构支架All相对固定不动；弯曲机构支架All固定安装在弯曲机构安装板A23的 上表面；长曲柄B30远离短曲柄15的一端固定安装在弯曲机构支架B31上，弯曲机构支架B31固定安装在弯曲机构安装板B22的上方，弯曲机构安装板B22的两端固定安装在传动机构安装板33的下表面。本发明的有益效果为I)兔子采用悬挂方式固定，兔子的姿态比较自然，避免采用兔子后仰支撑或者其他方式带来的对兔子身体的压迫影响实验效果；2)采用双丝杠驱动的方式，运动过程平稳受力均匀；3)弯曲部件采用弧面设计，弯曲时对脊椎作用力分布更加合理；4)只需要采用一个电机驱动即可实现较为理想的弯曲效果。图I为根据本发明实施例的实验用兔子脊椎弯曲装置正面视图；图2为根据本发明实施例的实验用兔子脊椎弯曲装置底面视图；图3为根据本发明实施例的实验用兔子脊椎弯曲装置隐藏了电机安装板及相关元件的底面视图；图4为根据本发明实施例的实验用兔子脊椎弯曲装置弯曲机构原理图。图中1.液晶显示屏，2.按钮组，3.操作面板，4.直流电机，5.驱动轴A，6.联轴器A，7.滚珠丝杠A，8.丝杠滑块A，9.长横梁组，10.立柱组，11.弯曲机构支架A，12.长曲柄A，13.短保持架，14.长保持架，15.短曲柄，16.同步带A，17.同步带B，18.同步带C，19.同步轮A，20.同步带D，21.同步轮B，22.弯曲机构安装板B，23.弯曲机构安装板A，24.直线导轨A，25.直线导轨滑鞍A，26.驱动轴B，27.联轴器B，28.滚珠丝杠B，29.丝杠滑块B，30.长曲柄B，31.弯曲机构支架B，32.电机安装板，33.传动机构安装板，34.电机安装板支架，35.电机安装支座，36.同步轮C，37.短横梁组。图I为根据本发明实施例的实验用兔子脊椎弯曲装置正面视图，图2为根据本发明实施例的实验用兔子脊椎弯曲装置底面视图，图3为根据本发明实施例的实验用兔子脊椎弯曲装置隐藏了电机安装板及相关元件的底面视图。为了清楚地说明所述电机安装板32和所述传动机构安装板33之间的机构，在图3中隐藏了所述电机安装板32及安装在所述电机安装板32上的所有元件。如图I、图2和图3所示，本发明提出的实验用兔子脊椎弯曲装置主要包括设备支架、传动机构和弯曲机构。在下面的描述中为了便于描述各元件位置，将所述实验用兔子脊椎弯曲装置中位于图I所述传动机构安装板33的上表面称为顶面，将所述实验用兔子脊椎弯曲装置中位于图I最下方的一侧称为底面。所述设备支架由长横梁组9、短横梁组37、立柱组10组和传动机构安装板33构成。所述长横梁组9由4根较长的横梁组成；短横梁组37由4根较短的横梁组成；所述立柱组10由4根垂直安装的立柱组成。以上横梁和立柱均为空心结构。在所述实验用兔子脊椎弯曲装置靠近顶面和底面各有一个由两根长横梁和两根短横梁构成的水平安装的矩形框架；所述立柱组10的每根立柱的两端分别垂直安装于上述两个矩形框架的顶点位置 处；所述传动机构安装板33固定安装在所述实验用兔子脊椎弯曲装置靠近顶面的矩形框架上，其中间有一个矩形的通孔。所述传动机构安装在所述传动机构安装板33的下表面，用于提供并传递脊椎弯曲所需的动力。所述传动机构包括直流电机4，驱动轴A5，联轴器A6，滚珠丝杠A7，丝杠滑块A8，同步带A16，同步带B17，同步带C18，同步轮A19，同步带D20，同步轮B21，直线导轨A24，直线导轨滑鞍A25，驱动轴B26，联轴器B27，滚珠丝杠B28，丝杠滑块B29，电机安装板32，电机安装板支架34，电机安装支座35，同步轮C36，弯曲机构安装板A23。所述电机安装板支架34 —端固定安装在所述传动机构安装板33的下表面，另一端固定安装有所述电机安装板32 ;所述电机安装支座35固定安装在所述电机安装板32的下方；所述直流电机4固定安装在所述电机安装支座35上,所述直流电机4的输出端固定安装有一个同步轮a,所述同步带A16 —端连接所述直流电机4输出端的同步轮a,另一端连接另一个同步轮b ;该另一个同步轮b和所述同步带B17所连接的在所述电机安装板32 —侧的同步轮c固定安装在同一根轴上，因此，所述直流电机4的扭矩和转速能够通过所述同步带A16传送到所述同步带B17 ;所述直流电机4配置了光学码盘用于记录直流电机4转过的角度；所述同步带B17，一端连接有所述电机安装板32 —侧的一个同步轮C，另一端在所述传动机构安装板33一侧连接有所述同步轮C36 ;所述同步带C18 —端连接所述同步轮A19,另一端连接靠近所述同步轮C36的一侧且与同步轮C36同轴的一个同步轮d;所述同步带D20 —端连接所述同步轮B21，另一端连接靠近所述同步轮C36的另一侧且与同步轮C36同轴的一个同步轮e ;上述的三个同步轮同步轮C36、同步带C18连接的靠近同步轮C36 —侧的同步轮d、同步带D20连接的靠近同步轮C36另一侧的同步轮e，都固定安装在同一根轴上，因此所述同步带B17的动力能够经由同步轮C36同时传给同步轮A19和同步轮B21 ;所述同步轮B21固定安装在所述驱动轴A5的一端，所述驱动轴A5的另一端和所述联轴器A6固定连接；该联轴器A6 —端和所述驱动轴A5固定连接，另一端和所述滚珠丝杠A7固定连接；所述同步轮A19固定安装在所述驱动轴B26的一端，该驱动轴B26的另一端和所述联轴器B27固定连接；该联轴器B27 —端和所述驱动轴B26连接，另一端和所述滚珠丝杠B28固定连接；所述滚珠丝杠A7上配套安装有所述丝杠滑块AS，当所述滚珠丝杠A7转动时，所述丝杠滑块AS能够在所述滚珠丝杠A7上沿着所述滚珠丝杠A7的轴线方向直线移动；所述滚珠丝杠B28上配套安装有所述丝杠滑块B29，当所述滚珠丝杠B28转动时，所述丝杠滑块B29能够在所述滚珠丝杠B28上沿着所述滚珠丝杠B28的轴线方向直线移动；所述丝杠滑块AS和所述丝杠滑块B29都固定安装在所述弯曲机构安装板23的下表面；所述弯曲机构安装板23上表面的两端分别固定安装了所述直线导轨滑鞍A25和附图中未注明的另一个直线导轨滑鞍；该未注明的直线导轨滑鞍和所述直线导轨滑鞍A25分别安装在附图中未注明的直线导轨和所述直线导轨A24上，并能沿相应的直线导轨滑动；所述未注明的直线导轨和所述直线导轨A24都固定安装在传动机构安装板33的下表面。所述传动机构中，直流电机4通过所述同步带A16、同步带B17带动所述同步轮C36转动,所述同步轮C36的转动又通过所述同步带C18、同步带D20,同时带动所述同步轮A19和所述同步轮B21转动。所述同步轮A19和所述同步轮B21的转动立即引起所述驱动轴A5和所述驱动轴B26做同步转动。与此同时，通过联轴器A6，驱动轴A5的转动传递给滚 珠丝杠A7带动其转动，并带动丝杠滑块A8沿滚珠丝杠A7水平移动；通过联轴器B27，驱动轴B26的转动传递给滚珠丝杠B28带动其转动，并带动丝杠滑块B29沿滚珠丝杠B28水平移动。因为所述丝杠滑块AS和丝杠滑块B29都是由直流电机4驱动的，所以所述丝杠滑块A8和丝杠滑块B29可以保持同步移动。所述弯曲机构与所述传动机构相连，用于绑定实验兔子并直接作用于兔子脊椎，造成兔子脊椎弯曲。所述弯曲机构包括曲柄组、保持架组、弯曲机构支架Al I、弯曲机构支架B31、弯曲机构安装板A23和弯曲机构安装板B22。所述曲柄组包括长曲柄A12、长曲柄B30、短曲柄15 ;所述长曲柄A12、所述长曲柄B30和所述短曲柄15中间均为镂空结构，在曲柄的两个侧面做成弧面形式，并在另外两个侧面中部位置设计了用于绑定实验用兔子的长槽。所述长曲柄A12和所述长曲柄B30各有一端和所述短曲柄15铰接。在所述的铰接位置处，相互铰接的两个曲柄能够相对转动，形成所述曲柄组的弯曲运动，用该弯曲运动拟合实验用兔子背部的弯曲。实验时，实验用兔子悬挂绑在所述弯曲机构的下方位置。实验用兔子背部的中间位置和所述短曲柄15绑定，并在兔子背部头尾两个位置分别大致与所述长曲柄A12、所述长曲柄B30绑定，此时，所述曲柄组的弯曲运动即可带动实验用兔子的背部脊椎做弯曲运动。所述保持架组，包括长保持架14、短保持架13 ;所述长保持架14的两端分别和短保持架13、所述短曲柄15铰接；所述短保持架13的两端分别和所述长保持架14、所述长曲柄A12铰接；所述长保持架14、长曲柄A12、短保持架13、短曲柄15构成了一个平行四边形，由于平行四边形的对边保持平行，当短保持架13保持水平时，短曲柄15也保持水平状态，因此所述保持架组可用于使曲柄组弯曲时保持水平弯曲的姿态，该姿态有利于使实验用兔子的脊椎弯曲过程比较自然，避免异常变形。而且由于长曲柄A12、长曲柄B30、短曲柄15中间均为镂空结构，医生在做实验时可以很方便地对实验兔子的背部脊椎进行医学操作。所述短保持架13水平安装在所述弯曲机构支架AU上并与所述弯曲机构支架Al I相对固定不动。所述弯曲机构支架Al I固定安装在所述弯曲机构安装板A23的上表面。所述长曲柄B30远离所述短曲柄15的一端固定安装在所述弯曲机构支架B31上，所述弯曲机构支架B31固定安装在所述弯曲机构安装板B22的上方，所述弯曲机构安装板B22的两端固定安装在所述传动机构安装板33的下表面。所述弯曲机构安装板A23、所述弯曲机构安装板B22都位于所述传动机构安装板33中间的矩形通孔位置处，所述弯曲机构安装板A23可以沿着所述矩形通孔移动不受干涉。所述弯曲机构中，所述弯曲机构安装板A23下表面的两端分别与所述丝杠滑块AS、所述丝杠滑块B29固定连接。当所述丝杠滑块AS、所述丝杠滑块B29做同步水平移动时，所述弯曲机构安装板A23也做水平移动，同时所述弯曲机构安装板A23带动所述弯曲机构支架All做水平移动，所述弯曲机构支架All的水平移动立即引起前述曲柄组的弯曲运动，该弯曲运动便可带动绑定在曲柄组上的实验兔子的脊椎做弯曲运动。本发明所述的实验用兔子脊椎弯曲装置还包括操作面板3、固定在操作面板3上的液晶显示屏I和按钮组2以及设备外罩。所述液 晶显示屏I用于显示和设置弯曲角度、丝杠滑块的移动速度；所述按钮组2用于设置弯曲角度、丝杠滑块的移动速度以及控制设备的启动和停止。所述设备外罩固定在所述设备支架的外侧。图4为根据本发明实施例的实验用兔子脊椎弯曲装置弯曲机构原理图，图4中，线段AB对应于长曲柄B30对应的弦，I1为该弦的长度；线段CD对应于长曲柄A12对应的弦，I2为该弦的长度，I1和I2长度相等；线段BC对应于短曲柄15对应的弦，I3为该弦的长度；点划线EF为线段BC的中垂线；点O1和O2分别为长曲柄B30对应弧和长曲柄A12对应弧的圆心；线段Ao1和线段Do2分别是长曲柄B30对应弧和长曲柄A12对应弧的半径，其值分别为R1和R2,弯曲时，线段Ao1和线段Do2延长线保持相交于点划线EF ；L为弯曲机构支架All和弯曲机构支架B31之间的距离，该距离由所述丝杠滑块AS、所述丝杠滑块B29在对应的所述滚珠丝杠A7、滚珠丝杠B28上走过的位移决定。线段BC在弯曲过程中，保持水平，所以整个弯曲过程中线段AB和线段⑶保持关于点划线EF对称。当弯曲机构支架All和弯曲机构支架B31之间的距离改变时，线段Ao1和线段Do2延长线的夹角也发生变化。本装置中，用线段Ao1和线段Do2延长线的夹角来表示弯曲角度。如图3所示，任意位置的弯曲角度为a。根据设计尺寸，本装置的弯曲角度范围为110° 220°，即110° ^ a < 220°。如果假定兔子绑定到弯曲机构初始角度为0°，则弯曲角度范围为0° 110°。为了说明支架弯曲机构All和弯曲机构支架B31之间的距离和弯曲角度a之间的关系。作如下推导。由多边形内角和公式，可知a +2 ^ +2 Z ABC = 540。(I)式⑴中角度P如图3所示，为线段AB和Ao1之间的夹角。由于长曲柄B30为一段圆弧，圆弧半径为R1，该圆弧对应的弦长为I1，因此有= arccos ((1^2)/R1)(2)图3中，直线AH为过A点的水平线，直线BH为过B点的垂线，H点为直线AH和BH的交点。且有BH丄BC, BH//EF,因此有Z ABH = arcsin ((L/2-l2/2)/I1)(3)Z ABC = Z ABH+90。(4)由(1)_(4)，可以得到a和L之间的一一对应关系，即a = 540。_2arccos ((h/2)/R1) _2 (arcsin ((L/2_l2/2)/I1)+90。) (5)反之则有L = 2X (I1X sin ((540。- a -2arccos ((1^2) /R1)) /2-90° )+l2/2) (6)当给定任意弯曲角度a时，由式(6)可以计算出L，进而得到所述丝杠滑块AS、所述丝杠滑块B29需要行走的距离；当所述丝杠滑块AS、所述丝杠滑块B29走到任意位置时，由式(5)则可以得到此时的弯曲角度a。由于所述直流电机4上配置了光学码盘，所述直流电机4经过传动机构驱动所述丝杠滑块AS、所述丝杠滑块B29，所述直流电机4上配置的光学码盘和所述丝杠滑块AS、所述丝杠滑块B29的位移有严格的对应关系，因此根据所述直流电机4上配置的光学码盘可以得到所述丝杠滑块AS、所述丝杠滑块B29的行走距离，进而根据式(5)可得到所述弯曲机构的弯曲角度，也即，可以用所述直流电机4上配置的光学码盘间接记录弯曲机构的弯曲角度。另一方面，根据所述弯曲机构的弯曲角度，根据式(6)可得到所述丝杠滑块AS、所述丝杠滑块B29需要行走的距离，进而控制电机需要转过的角度。因此可以根据给定的所述弯曲机构的弯曲角度来控制所述直流电机4实现相应的弯曲操作。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。


本发明公开了一种实验用兔子脊椎弯曲装置。该装置包括设备支架、传动机构和弯曲机构。所述设备支架包括长横梁组、短横梁组、立柱组和传动机构安装板；所述传动机构包括直流电机、同步带组、同步轮组、驱动轴、滚珠丝杠和丝杠滑块；所述弯曲机构包括弯曲机构安装板、弯曲机构支架、曲柄组、保持架组。所述直流电机配置光学码盘，用于记录丝杠滑块的行走位置。所述传动机构将电机转动变为丝杠滑块的水平移动，弯曲机构将滑块的水平移动变为弯曲曲柄组的弯曲运动，带动实验兔子的脊椎做弯曲运动。本发明的脊椎弯曲装置可以按照给定的弯曲角度进行脊椎弯曲。实验兔子在脊椎弯曲过程中可保持自然的姿态，实验者可以很容易地对兔子脊椎进行操作。