一种用于培训旋提手法的机械模拟装置

摘要

本发明公开了一种用于培训旋提手法的机械模拟装置，包括框架、提扳模拟组件、可调变刚度组件、头部运动模拟组件和腰部俯仰运动组件，头部运动模拟组件设置在框架上部，提扳模拟组件设置在框架内部，可调变刚度机构设置在提扳模拟组件侧面，头部运动模拟组件的上端用于装设头部模型，头部运动模拟组件能够沿水平和竖直轴线转动，提扳模拟组件能够在头部运动模拟组件的驱动下在框架内上下移动，可调变刚度组件用于给提扳模拟组件施加预加载力，所述腰部俯仰运动组件能够沿水平轴线转动。本发明可以模拟人类颈椎和腰部在接受旋提手法时与人体颈椎和腰部相仿的力学特性，为操作手法不熟练人员提供一个逼真的培训、实践与考核的平台。

权利要求

1.一种用于培训旋提手法的机械模拟装置，其特征在于：包括框架、提扳模拟组件、可调变刚度组件、头部运动模拟组件和腰椎俯仰运动组件，所述头部运动模拟组件设置在所述框架上部，所述提扳模拟组件设置在所述框架内部，所述可调变刚度机构设置在所述提扳模拟组件侧面，所述腰椎俯仰运动组件设置在所述框架下侧，所述头部运动模拟组件的上端用于装设头部模型，所述头部运动模拟组件能够沿水平和竖直轴线转动，所述提扳模拟组件能够在所述头部运动模拟组件的驱动下在所述框架内上下移动，所述可调变刚度组件用于给所述提扳模拟组件施加预加载力，所述腰椎俯仰运动组件能够沿水平轴线转动；

所述腰椎俯仰运动组件包括底座、一体化柔性旋转关节和俯仰连杆，所述俯仰连杆与所述框架的底部连接，所述一体化柔性旋转关节的外壳与所述底座连接，所述一体化柔性旋转关节的关节输出轴通过键连接有法兰连接件，所述法兰连接件与所述俯仰连杆的一端连接，所述俯仰连杆通过轴承与设置在所述底座上的俯仰主动支撑连接，所述俯仰连杆的另一端连接旋转连接轴的一端，所述旋转连接轴通过轴承与设置在所述底座上的俯仰随动支撑连接，所述旋转连接轴的另一端套设有失电抱闸；

所述一体化柔性旋转关节包括所述外壳、所述关节输出轴和设置在所述外壳内的关节电机、谐波减速器和弹性单元，所述关节电机的输出轴与所述谐波减速器的波发生器连接，所述谐波减速器的柔轮与所述弹性单元的运动输入件连接，所述弹性单元的十字轮辐输出件与所述关节输出轴连接。

2.根据权利要求1所述的用于培训旋提手法的机械模拟装置，其特征在于：所述提扳模拟组件包括竖直向光轴、转接支座、提扳滑块、电磁铁、质量块和阻尼器，所述竖直向光轴的两端分别与所述框架连接，所述转接支座、所述提扳滑块和所述质量块从上至下依次套设在所述竖直向光轴上，所述转接支座的上端与所述头部运动模拟组件连接，所述转接支座的下端通过拉压传感器与所述提扳滑块的上端连接，所述电磁铁设置在所述提扳滑块的下端，所述质量块设置在所述电磁铁的下侧；所述阻尼器的基座设置在所述提扳滑块上，所述阻尼器伸缩杆的上下两端分别与所述框架连接，牵引距离和提扳距离之和与所述阻尼器的活动范围相等。

3.根据权利要求2所述的用于培训旋提手法的机械模拟装置，其特征在于：所述提扳滑块和所述电磁铁之间设有预加载限位板，所述预加载限位板套设在限位板调整光轴上，所述限位板调整光轴与所述框架连接，所述预加载限位板能够限制所述质量块的移动范围，所述预加载限位板的端部通过螺纹连接有限位板调整轴，所述限位板调整轴通过轴承和轴承座与所述框架连接，所述预加载限位板能够在所述限位板调整轴的驱动下在所述框架内上下移动。

4.根据权利要求3所述的用于培训旋提手法的机械模拟装置，其特征在于：所述提扳滑块的外周面上设有上小下大的曲面凹槽；

所述可调变刚度组件包括轴向调整轴、第一弹簧压板、线性弹簧、第二弹簧压板、滚轮和水平向光轴，所述轴向调整轴的一端通过双向推力球轴承和轴承座与所述框架连接，所述轴向调整轴的另一端通过螺纹与所述第一弹簧压板连接，所述第一弹簧压板通过所述线性弹簧与所述第二弹簧压板连接，所述滚轮的滚轮轴水平设置在所述第二弹簧压板上，所述滚轮抵在所述曲面凹槽上，所述第一弹簧压板和所述第二弹簧压板套设在所述水平向光轴上；所述转接支座、所述提扳滑块和所述质量块与所述竖直向光轴之间、所述预加载限位板与所述限位板调整光轴之间及所述第一弹簧压板和所述第二弹簧压板与所述水平向光轴之间均设有直线轴承。

5.根据权利要求4所述的用于培训旋提手法的机械模拟装置，其特征在于：所述转接支座呈“U”型，所述转接支座的上端穿过所述框架；

所述头部运动模拟组件包括转接板，所述转接板通过导向光轴与所述框架连接，所述导向光轴的两端与所述框架连接，所述转接板与所述导向光轴之间设有直线轴承，所述转接板与所述转接支座的上端连接，所述转接板上固设有旋转电机，所述旋转电机的输出轴通过旋转传动轴连接有旋转运动传力板，所述旋转运动传力板连接有轴向旋转壳体，所述轴向旋转壳体通过轴承与设置在所述转接板上的旋转支撑壳体连接；所述旋转传动轴套设有旋转抱闸；

所述轴向旋转壳体上固设有屈曲电机，所述屈曲电机的输出轴通过屈曲传动轴连接有屈曲运动传力板，所述屈曲运动传力板连接屈曲旋转壳体的一端，所述屈曲旋转壳体通过轴承与设置在所述轴向旋转壳体上的屈曲主动支撑连接，所述屈曲旋转壳体的另一端连接随动轴的一端，所述随动轴通过轴承与设置在所述轴向旋转壳体上的屈曲随动支撑连接，所述随动轴的另一端套设有屈曲抱闸；所述屈曲旋转壳体的上部用于装设所述头部模型。

6.根据权利要求1所述的用于培训旋提手法的机械模拟装置，其特征在于：所述弹性单元包括所述运动输入件、扇形连接块、直线压缩弹簧和所述十字轮辐输出件，所述扇形连接块为四个均布于所述运动输入件的内部上，所述扇形连接块的两侧通过所述直线压缩弹簧与所述十字轮辐输出件连接。

7.根据权利要求6所述的用于培训旋提手法的机械模拟装置，其特征在于：所述弹性单元和所述关节电机的外侧分别设有一位置传感器，所述位置传感器分别用于测量所述弹性单元的弹性变形量和所述柔轮的角位移量。

8.根据权利要求1所述的用于培训旋提手法的机械模拟装置，其特征在于：还包括设置在所述腰椎俯仰运动组件下侧的基座组件，所述基座组件包括高度调整连杆、固定支座和配重块，所述高度调整连杆的上端与所述底座连接，所述高度调整连杆的下端穿设在所述固定支座内部并能够在所述固定支座内上下滑动，所述高度调整连杆通过螺栓与所述固定支座连接，所述固定支座设置在所述配重块上。

说明书

一种用于培训旋提手法的机械模拟装置

技术领域

[0001] 本发明涉及临床医学研究的实验器械技术领域，特别是涉及一种用于培训旋提手法的机械模拟装置。

背景技术

[0002] 颈椎病又称颈椎综合征，是颈椎骨关节炎、增生性颈椎炎、颈神经根综合征、颈椎间盘脱出症的总称，是一种以退行性病理改变为基础的疾患，为骨科的常见病、多发病，具有缠绵难愈、反复发作的特点。WHO公布的《全球十大顽症》中颈椎病被列为第二大顽症。据临床统计，我国有颈椎病患者5000万-1.5亿，其中神经根型约占60％。

[0003] 非手术疗法是治疗神经根型颈椎病的主要手段。其中，旋转扳动类手法具有便捷有效的特点，且无服药之不便，无药物毒副作用之忧虑，无针刺之痛苦，易于为患者所接受，是中医治疗该病的重要手段，日益受到国内外医学的高度重视。中国中医科学院望京医院通过对旋转扳动类手法的长期临床实践，在传统手法的基础上进行了调整与创新，并建立了操作规范。具体流程如下：旋提手法分为旋转和提扳两个操作。其中，旋转由医师指导患者完成头部主动水平旋转至极限角度，最大屈曲后再旋转，达到有固定感，定位后患者的头颈部空间状态稳定，在旋转方向不体现弹性特征(呈刚性)；提扳由医师操作完成，包括三个部分，预加载部分(预牵引)、提扳部分和恢复部分。其中，在预加载过程中，医生以肘部托患者下颌，轻轻向上牵引3～5s，体向呈变刚度特性；在旋转和提扳过程之间，医生拉动患者贴合至医生的胸部，从而便于提扳施力。在提扳过程，医师嘱患者放松肌肉，肘部用短力快速向上提拉。操作成功可以听到一声或多声弹响；完成提扳后，慢慢使患者头部恢复。其最大特点在于将核心操作分解为患者自行旋转定位和术者提扳复位。为突出其操作特征，命名为旋提手法。该手法经过国家十五攻关课题及国家自然科学基金立项研究，已证明了其治疗神经根型颈椎病的有效性及安全性，获得同行认可，并列为国家中医药管理局百项中医临床实用技术推广项目在全国推广应用。

[0004] 尽管旋提手法已有明确的操作规范且被证明是安全有效，但旋提手法依旧是一项技巧性强的医疗技术，需要经过规范培训方可掌握。然而，现行的初学者培训方案仅局限于课堂上的讲解和教授示范，初学者鲜有实践机会，导致手法掌握过程低效且缓慢，严重的制约了旋提手法技术的推广和普及。

[0005] 中国发明专利CN201310751089.0，公开了一种面向旋提手法全过程的颈椎机械模拟装置及方法，该装置能模拟人颈椎的生物力学特征，适合用于培训实践旋提手法，但该装置在实施旋提手法的过程中无法模拟出人体腰部的运动过程和力学特征，实际使用效果欠佳。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种用于培训旋提手法的机械模拟装置，以解决上述现有技术存在的问题，使其可以模拟人类颈椎和腰部在旋提时与人相仿的力学特性，为操作手法不熟练人员提供一个培训、实践与考核的平台。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0008] 本发明提供了一种用于培训旋提手法的机械模拟装置，包括框架、提扳模拟组件、可调变刚度组件、头部运动模拟组件和腰椎俯仰运动组件，所述头部运动模拟组件设置在所述框架上部，所述提扳模拟组件设置在所述框架内部，所述可调变刚度机构设置在所述提扳模拟组件侧面，所述腰椎俯仰运动组件设置在所述框架下侧，所述头部运动模拟组件的上端用于装设头部模型，所述头部运动模拟组件能够沿水平和竖直轴线转动，所述提扳模拟组件能够在所述头部运动模拟组件的驱动下在所述框架内上下移动，所述可调变刚度组件用于给所述提扳模拟组件施加预加载力，所述腰椎俯仰运动组件能够沿水平轴线转动。

[0009] 进一步地，所述提扳模拟组件包括竖直向光轴、转接支座、提扳滑块、电磁铁、质量块和阻尼器，所述竖直向光轴的两端分别与所述框架连接，所述转接支座、所述提扳滑块和所述质量块从上至下依次套设在所述竖直向光轴上，所述转接支座的上端与所述头部运动模拟组件连接，所述转接支座的下端通过拉压传感器与所述提扳滑块的上端连接，所述电磁铁设置在所述提扳滑块的下端，所述质量块设置在所述电磁铁的下侧；所述阻尼器的基座设置在所述提扳滑块上，所述阻尼器伸缩杆的上下两端分别与所述框架连接，牵引距离和提扳距离之和与所述阻尼器的活动范围相等。

[0010] 进一步地，所述提扳滑块和所述电磁铁之间设有预加载限位板，所述预加载限位板套设在限位板调整光轴上，所述限位板调整光轴与所述框架连接，所述预加载限位板能够限制所述质量块的移动范围，所述预加载限位板的端部通过螺纹连接有限位板调整轴，所述限位板调整轴通过轴承和轴承座与所述框架连接，所述预加载限位板能够在所述限位板调整轴的驱动下在所述框架内上下移动。

[0011] 进一步地，所述提扳滑块的外周面上设有上小下大的曲面凹槽；

[0012] 所述可调变刚度组件包括轴向调整轴、第一弹簧压板、线性弹簧、第二弹簧压板、滚轮和水平向光轴，所述轴向调整轴的一端通过双向推力球轴承和轴承座与所述框架连接，所述轴向调整轴的另一端通过螺纹与所述第一弹簧压板连接，所述第一弹簧压板通过所述线性弹簧与所述第二弹簧压板连接，所述滚轮的滚轮轴水平设置在所述第二弹簧压板上，所述滚轮抵在所述曲面凹槽上，所述第一弹簧压板和所述第二弹簧压板套设在所述水平向光轴上；所述转接支座、所述提扳滑块和所述质量块与所述竖直向光轴之间、所述预加载限位板与所述限位板调整光轴之间及所述第一弹簧压板和所述第二弹簧压板与所述水平向光轴之间均设有直线轴承。

[0013] 进一步地，所述转接支座呈“U”型，所述转接支座的上端穿过所述框架；

[0014] 所述头部运动模拟组件包括转接板，所述转接板通过导向光轴与所述框架连接，所述导向光轴的两端与所述框架连接，所述转接板与所述导向光轴之间设有直线轴承，所述转接板与所述转接支座的上端连接，所述转接板上固设有旋转电机，所述旋转电机的输出轴通过旋转传动轴连接有旋转运动传力板，所述旋转运动传力板连接有轴向旋转壳体，所述轴向旋转壳体通过轴承与设置在所述转接板上的旋转支撑壳体连接；所述旋转传动轴套设有旋转抱闸；

[0015] 所述轴向旋转壳体上固设有屈曲电机，所述屈曲电机的输出轴通过屈曲传动轴连接有屈曲运动传力板，所述屈曲运动传力板连接屈曲旋转壳体的一端，所述屈曲旋转壳体通过轴承与设置在所述轴向旋转壳体上的屈曲主动支撑连接，所述屈曲旋转壳体的另一端连接随动轴的一端，所述随动轴通过轴承与设置在所述轴向旋转壳体上的屈曲随动支撑连接，所述随动轴的另一端套设有屈曲抱闸；所述屈曲旋转壳体的上部用于装设所述头部模型。

[0016] 进一步地，所述腰椎俯仰运动组件包括底座、一体化柔性旋转关节和俯仰连杆，所述俯仰连杆与所述框架的底部连接，所述一体化柔性旋转关节的外壳与所述底座连接，所述一体化柔性旋转关节的关节输出轴通过键连接有法兰连接件，所述法兰连接件与所述俯仰连杆的一端连接，所述俯仰连杆通过轴承与设置在所述底座上的俯仰主动支撑连接，所述俯仰连杆的另一端连接旋转连接轴的一端，所述旋转连接轴通过轴承与设置在所述底座上的俯仰随动支撑连接，所述旋转连接轴的另一端套设有失电抱闸。

[0017] 进一步地，所述一体化柔性旋转关节包括所述外壳、所述关节输出轴和设置在所述外壳内的关节电机、谐波减速器和弹性单元，所述关节电机的输出轴与所述谐波减速器的波发生器连接，所述谐波减速器的柔轮与所述弹性单元的运动输入件连接，所述弹性单元的十字轮辐输出件与所述关节输出轴连接；

[0018] 进一步地，所述弹性单元包括所述运动输入件、扇形连接块、直线压缩弹簧和所述十字轮辐输出件，所述扇形连接块为四个均布于所述运动输入件的内部上，所述扇形连接块的两侧通过所述直线压缩弹簧与所述十字轮辐输出件连接；

[0019] 进一步地，所述弹性单元和所述关节电机的外侧分别设有一位置传感器，所述位置传感器分别用于测量所述弹性单元的弹性变形量和所述柔轮的角位移量。

[0020] 进一步地，还包括设置在所述腰椎俯仰运动组件下侧的基座组件，所述基座组件包括高度调整连杆、固定支座和配重块，所述高度调整连杆的上端与所述底座连接，所述高度调整连杆的下端穿设在所述固定支座内部并能够在所述固定支座内上下滑动，所述高度调整连杆通过螺栓与所述固定支座连接，所述固定支座设置在所述配重块上。

[0021] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

[0022] 本发明的头部运动模拟组件可模拟在进行旋提手法时人体头部产生的运动，自行旋转定位，提扳模拟组件通过设置可调变刚度组件和电磁铁可以模拟颈椎全阶段动力学特性，腰椎俯仰运动组件能够绕水平轴线旋转，以便于医师在进行提扳前，将患者拉动到医师胸前的位置，从而便于医师进行提扳过程；腰椎俯仰运动组件可利用一体化柔性旋转关节结合阻抗控制算法，以模拟操作者进行旋提手法操作过程中出现的腰部单自由度俯仰运动。

[0023] 本发明通过利用机械装置代替人类个体，可以为操作手法不熟练人员和未学习过的新手提供一个练习的平台，尤其是可以为初学者提供一种实践、培训与考核平台，可以为快速地、高质量地培养合格的手法操作者提供实践平台和技术支撑，并可对操作的手法进行规范化评估，可以有效避免临床操作过程和练习过程中对人体造成的伤害，为旋提手法的推广和普及起到了促进作用。

附图说明

[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0025] 图1为本发明用于培训旋提手法的机械模拟装置的整体结构示意图；

[0026] 图2为本发明提扳模拟组件的剖视结构示意图；

[0027] 图3为本发明提扳模拟组件的立体结构示意图；

[0028] 图4为本发明提扳滑块的主视结构示意图；

[0029] 图5为本发明可调变刚度组件的立体结构示意图；

[0030] 图6为本发明可调变刚度组件的局部立体结构示意图；

[0031] 图7为本发明头部运动模拟组件的剖视结构示意图；

[0032] 图8为本发明腰椎俯仰运动组件的剖视结构示意图；

[0033] 图9为本发明弹性单元的立体结构示意图；

[0034] 图10本发明基座组件的立体结构示意图；

[0035] 其中：100-框架，200-提扳模拟组件，201-竖直向光轴，202-转接支座，203-提扳滑块，204-电磁铁，205-质量块，206-拉压传感器，207-阻尼器，208-预加载限位板，209-限位板调整光轴，210-限位板调整轴，300-可调变刚度组件，301-轴向调整轴，302-第一弹簧压板，303-线性弹簧，304-第二弹簧压板，305-滚轮，306-水平向光轴，400-头部运动模拟组件，401-转接板，402-导向光轴，403-旋转电机，404-旋转传动轴，405-旋转运动传力板，406-轴向旋转壳体，407-旋转支撑壳体，408-旋转抱闸，409-屈曲电机，410-屈曲传动轴，
411-屈曲运动传力板，412-屈曲旋转壳体，413-屈曲主动支撑，414-随动轴，415-屈曲随动支撑，416-屈曲抱闸，500-腰椎俯仰运动组件，501-底座，502-一体化柔性旋转关节，503-俯仰连杆，504-关节输出轴，505-法兰连接件，506-俯仰主动支撑，507-旋转连接轴，508-俯仰随动支撑，509-关节电机，510-谐波减速器，511-弹性单元，5111-运动输入件，5112-扇形连接块，5113-直线压缩弹簧，5114-十字轮辐输出件，512-位置传感器，513-失电抱闸，600-基座组件，601-高度调整连杆，602-固定支座，603-配重块。

具体实施方式

[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0037] 本发明的目的是提供一种用于培训旋提手法的机械模拟装置，以解决上述现有技术存在的问题，使其可以模拟人类颈椎和腰部在旋提时与人相仿的力学特性，为操作手法不熟练人员提供一个培训、实践与考核的平台。

[0038] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0039] 如图1-10所示：本实施例提供了一种用于培训旋提手法的机械模拟装置，包括框架100、提扳模拟组件200、可调变刚度组件300、头部运动模拟组件400和腰椎俯仰运动组件500，头部运动模拟组件400设置在框架100上部，提扳模拟组件200设置在框架100内部，可调变刚度机构对称设置在提扳模拟组件200侧面，头部运动模拟组件400的上端用于装设头部模型，头部运动模拟组件400能够沿水平和竖直轴线转动，提扳模拟组件200能够在头部运动模拟组件400的驱动下在框架100内上下移动，可调变刚度组件300用于给提扳模拟组件200施加向下的预加载力，腰椎俯仰运动组件500能够沿水平轴线转动，以模拟人类在接受旋提手法时人体腰部相仿的力学特性。

[0040] 如图2-3所示，提扳模拟组件200包括竖直向光轴201、转接支座202、提扳滑块203、电磁铁204和质量块205，竖直向光轴201的两端分别与框架100连接，转接支座202、提扳滑块203和质量块205从上至下依次套设在竖直向光轴201上，转接支座202的上端与头部运动模拟组件400连接，转接支座202的下端通过拉压传感器206与提扳滑块203的上端连接，电磁铁204设置在提扳滑块203的下端，质量块205设置在电磁铁204的下侧，电磁铁204通电后能够吸附质量块205。

[0041] 提扳模拟组件200还包括阻尼器207，阻尼器207的基座设置在提扳滑块203上，阻尼器207伸缩杆的上下两端分别与框架100连接，牵引距离和提扳距离之和与阻尼器207的活动范围相等。一旦操作者施加的提扳力使提扳滑块203的移动距离超过其运动范围，阻尼器207就会限制提扳滑块203移动，从而保证装置和操作者的安全性。

[0042] 提扳滑块203和电磁铁204之间设有预加载限位板208，预加载限位板208套设在限位板调整光轴209上，限位板调整光轴209与框架100连接，预加载限位板208能够限制质量块205的移动范围，预加载限位板208的端部通过螺纹连接有限位板调整轴210，限位板调整轴210通过轴承和轴承座与框架100连接，限位板调整轴210可通过手动或电动的方式驱动，预加载限位板208能够在限位板调整轴210的驱动下在框架100内上下移动。通过调整预加载限位板208的位置，可调整提扳滑块203的预加载长度，从而模拟出不同的颈椎预加载长度。

[0043] 如图4所示，提扳滑块203的外周面上设有上小下大的曲面凹槽，其形状根据所需刚度设计；如图5-6所示，可调变刚度组件300包括轴向调整轴301、第一弹簧压板302、线性弹簧303、第二弹簧压板304、滚轮305和水平向光轴306，轴向调整轴301、第一弹簧压板302、线性弹簧303、第二弹簧压板304和滚轮305对称设置在提扳滑块203的两侧，以平衡预加载力。轴向调整轴301的一端通过双向推力球轴承和轴承座与框架100连接，述轴向调整轴301的另一端通过螺纹与第一弹簧压板302连接，第一弹簧压板302通过线性弹簧303与第二弹簧压板304连接，滚轮305的滚轮轴水平设置在第二弹簧压板304上，滚轮305抵在曲面凹槽上，第一弹簧压板302和第二弹簧压板304套设在水平向光轴306上。第一弹簧压板302还可设有调整限位板，使调整限位板的一端与框架100连接，另一端与第一弹簧压板302卡接。滚轮305在线性弹簧303的压力下抵在曲面凹槽上，通过曲面凹槽给提扳滑块203施加一向下的力，轴向调整轴301可通过手动或电动的方式驱动，通过调整第一弹簧压板302的位置可改变力的大小，以便调整提扳滑块203所需的预加载力，可模拟出不同的颈部力学特征。

[0044] 转接支座202、提扳滑块203和质量块205与竖直向光轴201之间、预加载限位板208与限位板调整光轴209之间及第一弹簧压板302和第二弹簧压板304与水平向光轴306之间均设有直线轴承，以减小摩擦力对操作者的干扰。

[0045] 转接支座202呈“U”型，转接支座202的上端穿过框架100。如图7所示，头部运动模拟组件400包括转接板401，转接板401通过导向光轴402与框架100连接，导向光轴402的两端与框架100连接，转接板401与导向光轴402之间设有直线轴承，转接板401与转接支座202的上端连接，转接板401上固设有旋转电机403，旋转电机403的输出轴通过旋转传动轴404连接有旋转运动传力板405，旋转运动传力板405连接有轴向旋转壳体406，轴向旋转壳体406通过轴承与设置在转接板401上的旋转支撑壳体407连接；旋转传动轴404套设有旋转抱闸408。

[0046] 轴向旋转壳体406上固设有屈曲电机409，屈曲电机409的输出轴通过屈曲传动轴410连接有屈曲运动传力板411，屈曲运动传力板411连接屈曲旋转壳体412的一端，屈曲旋转壳体412通过轴承与设置在轴向旋转壳体406上的屈曲主动支撑413连接，屈曲旋转壳体
412的另一端连接随动轴414的一端，随动轴414通过轴承与设置在轴向旋转壳体406上的屈曲随动支撑415连接，随动轴414的另一端套设有屈曲抱闸416；屈曲旋转壳体412的上部用于装设头部模型。屈曲电机409的输出轴转动，可通过屈曲运动传力板411驱动屈曲旋转壳体412相对于轴向旋转壳体406转动，旋转抱闸408和屈曲抱闸416的锁紧力可模拟头部的稳定状态。

[0047] 如图8所示，腰椎俯仰运动组件500包括底座501、一体化柔性旋转关节502和俯仰连杆503，俯仰连杆503与框架100的底部连接，一体化柔性旋转关节502的外壳与底座501连接，一体化柔性旋转关节502的关节输出轴504通过键连接有法兰连接件505，法兰连接件505与俯仰连杆503的一端连接，俯仰连杆503通过轴承与设置在底座501上的俯仰主动支撑
506连接，俯仰连杆503的另一端连接旋转连接轴507的一端，旋转连接轴507通过轴承与设置在底座501上的俯仰随动支撑508连接，旋转连接轴507的另一端套设有失电抱闸513，失电抱闸513可防止整个装置在自身的重力作用下产生倾倒。一体化柔性旋转关节502的关节输出轴504转动，可通过法兰连接件505驱动俯仰连杆503相对于底座501转动。

[0048] 一体化柔性旋转关节502包括外壳、关节输出轴504和设置在外壳内的关节电机509、谐波减速器510和弹性单元511，关节电机509的输出轴与谐波减速器510的波发生器连接，谐波减速器510的柔轮与弹性单元511的运动输入件5111连接，弹性单元511的十字轮辐输出件5114与关节输出轴504连接。

[0049] 如图9所示，弹性单元511包括运动输入件5111、扇形连接块5112、直线压缩弹簧5113和十字轮辐输出件5114，扇形连接块5112为四个均布于运动输入件5111的内部上，扇形连接块和运动输入件之间还可设有锥销，以增加可承受的扭矩，扇形连接块5112的两侧通过直线压缩弹簧5113与十字轮辐输出件5114连接，扇形连接块5112和十字轮辐输出件
5114上均设有弹簧导向柱；弹性单元511和关节电机509的外侧分别设有一位置传感器512，分别用于测量弹性单元511的弹性变形量和柔轮的角位移量，二者的位置信息均作为控制系统的位置和力矩反馈信息。当有外力作用或冲击作用时，一体化柔性旋转关节502会产生弹性缓冲变形，起到安全保护的作用。

[0050] 还包括设置在腰椎俯仰运动组件500下侧的基座组件600，如图10所示，基座组件600包括高度调整连杆601、固定支座602和配重块603，高度调整连杆601的上端与底座501连接，高度调整连杆601的下端穿设在固定支座602内部并能够在固定支座602内上下滑动，高度调整连杆601通过螺栓与固定支座602连接，以实现对整个装置的高度调整，使操作者能够针对不同个体进行旋提手法的操作培训。固定支座602设置在配重块603上，以防止在提拉的过程中整个装置移动。在装置不需移动的情况下，也可不设置配重块603，将固定支座602直接通过地脚螺栓固定在地面上，以确保基座组件600的稳定性。

[0051] 本实施例在操作者施加旋提手法时的模拟过程如下：

[0052] 头部主动水平旋转：在进行旋提手法操作之前，首先是头部运动的模拟，头部运动模拟组件400的旋转电机403和屈曲电机409动作，轴向旋转壳体406相对于旋转支撑壳体407转动，使头部模型运动旋转至极限角度后，旋转抱闸408和屈曲抱闸416抱死，以模拟定位后患者的头颈部空间的稳定状态，从而便于操作者施术；

[0053] 医师将模拟装置拉到胸前位置，腰椎俯仰运动组件500旋转一定的角度，从而便于医师进行提扳过程；

[0054] 预加载部分：操作者对头部模型施加预加载力，预加载力通过头部运动模拟组件400作用在转接支座202上，转接支座202将力通过拉压传感器206传递给提扳滑块203，拉压传感器206用来测量旋提手法中拉力的大小。提扳滑块203带动电磁铁204和质量块205向上运动。可调变刚度组件300的滚轮305给提扳滑块203施加向下的作用力，随着提扳滑块203的位移逐渐增加，其曲面凹槽导致线性弹簧303的压缩量变大，因此使整个装置的刚度也逐渐变大，其刚度的变化与颈椎刚度变化相仿。直到质量块205与预加载限位板208接触时，预加载机械模拟过程完成；

[0055] 提扳部分：当预加载过程结束后，开始提扳过程，转接支座202上会受到短时间的冲击力，当冲击力大于电磁铁204的吸附力时，电磁铁204会与质量块205脱离，并伴随有脱开时的响声。从而从机构上模拟出人体颈椎受提拔力时的生物力学特征。为确保预加载与提扳过程提扳模拟组件200的安全性，阻尼器207的运动范围与牵引距离和提扳距离之和相等，一旦操作者施加的提扳力使提扳滑块203超过其运动范围，阻尼器207就会限制其运动，从而保证装置和操作者的安全性；

[0056] 在操作者进行旋提手法操作过程中，不可避免的会伴有腰部的俯仰运动，通过使腰椎俯仰运动组件500采用一体化柔性旋转关节502结合阻抗控制算法，以作为腰部俯仰运动的模拟。一体化柔性旋转关节502即模仿了腰部在提扳时的俯仰运动，又具有弹性缓冲的作用，达到了安全保护的效果；

[0057] 提扳过程完成后，头部运动模拟组件400模拟患者头部复位。

[0058] 本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。