[发明专利]一种脊柱的轴向加载装置、方法及加载系统

权利要求书

1.一种脊柱的加载系统，其特征在于，包括脊柱的培养液的循环装置和力加载机构，所述力加载机构包括轴向加载装置和周向加载装置，所述轴向加载装置和所述周向加载装置均包括框体，所述框体包括沿脊柱的轴向延伸的两个导柱以及沿脊柱的轴向由上至下依次设置的第一平板、第二平板、第三平板和第四平板，所述第一平板和所述第四平板均与所述导柱固定，所述第二平板和所述第三平板固定连接，所述第二平板和所述第三平板均可共同沿所述导柱向上或向下移动；

所述轴向加载装置，还包括：

轴向加载机构，固定于所述第一平板上，所述轴向加载机构包括第一输出轴，所述第一输出轴可沿所述脊柱的轴向上下伸缩；

第一力传感器，一端与所述第一输出轴固定，另一端与所述第二平板固定；

控制机构，分别与所述轴向加载机构和所述第一力传感器电连接；

所述第四平板上设置有具有开口的培养皿，所述培养皿用于收容脊柱，所述脊柱的上端和下端分别固定于第一安装座和第二安装座，所述第一安装座与所述第三平板连接，所述第二安装座与所述第四平板固定；

通过所述控制机构控制所述轴向加载机构对所述脊柱进行轴向连续恒力加载和轴向连续变力加载；

所述控制机构，用于执行如下操作：

S11、获取当前周期所述第一力传感器检测到的当前作用力；

S12、基于当前周期的理论作用力和预设的系数，确定当前周期所述第一输出轴的理论位置；

S13、保持所述理论位置不变，以实现轴向连续恒力加载；

S14、基于所述系数以及当前周期的所述当前作用力和所述理论作用力的差值，得到当前周期的位置差值；

S15、基于所述位置差值，对所述理论位置进行修正，以将所述理论作用力修正到所述当前作用力；

S16、将所述当前作用力作为下一周期的理论作用力，并执行步骤S11、S12、S14和S15，从而实现轴向连续变力加载；

所述周向加载装置，还包括：

周向加载机构，设置于所述框体上，所述第一安装座与所述第三平板转动连接，所述第一安装座可产生沿脊柱的周向的转动，以利用所述周向加载机构对所述第一安装座施加沿脊柱的周向的作用力，以对脊柱进行周向加载；

第二输出轴，可沿垂直于脊柱的轴向的方向前后伸缩，以通过所述第二输出轴的伸缩来带动所述第一安装座的转动；

旋转组件，包括旋转轴、固定座和轴承，所述旋转轴穿设于所述固定座和所述轴承，所述固定座将所述轴承固定在所述第三平板，所述旋转轴的上端与所述第二输出轴活动连接，下端与所述第一安装座固定；

连接组件，包括依次连接的第二连接件、第三连接件和第四连接件，所述第二连接件的一端与所述第二输出轴固定，另一端与所述第三连接件转动连接，所述第三连接件与所述第四连接件滑动连接，所述第四连接件与所述旋转轴固定连接，且所述第四连接件的轴向与所述旋转轴的轴向垂直；

第二力传感器，一端与所述第二输出轴固定，另一端与所述第二连接件固定；

所述控制机构，分别与所述周向加载机构和所述第二力传感器电连接；

通过所述控制机构控制所述周向加载机构对脊柱进行周向连续恒力加载和周向连续变力加载；

所述控制机构，用于执行如下操作：

S21、获取当前周期所述第二力传感器检测到的当前作用力；

S22、基于当前周期的理论作用力和预设的系数，确定当前周期所述第二输出轴的理论位置；

S23、保持所述理论位置不变，以实现周向连续恒力加载；

S24、基于所述系数以及当前周期的所述当前作用力和所述理论作用力的差值，得到当前周期的位置差值；

S25、基于所述位置差值，对所述理论位置进行修正，以将所述理论作用力修正到所述当前作用力；

S26、将所述当前作用力作为下一周期的理论作用力，并执行步骤S21、S22、S24和S25，从而实现周向连续变力加载；

脊柱的培养液的循环装置用于对设置于所述力加载机构的培养皿进行培养液的循环；其中，在利用脊柱的培养液的循环装置对所述培养皿进行培养液的循环时，利用进液泵将位于储存容器中的培养液输送到所述培养皿的进液口中，同时利用出液泵将所述培养皿中的培养液通过出液口输送到外部，还利用防溢泵将达到所述培养皿的预设高度的培养液通过防溢口输送到外部，所述进液口和所述出液口位于所述培养皿的底部，所述防溢口位于所述培养皿的顶部。