本發(fā)明涉及的是一種面向脊柱加載狀態(tài)的生物特性研究與實驗裝置，屬于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究領(lǐng)域，尤其是一種面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，主要用于在對脊柱進(jìn)行三維加載的過程以及應(yīng)用于脊柱的中醫(yī)手法的加載條件下，對脊柱的生物力學(xué)狀態(tài)的模擬。

背景技術(shù)：
脊柱具有支撐身體，緩解沖擊的作用，真實地復(fù)現(xiàn)出脊柱的受力狀態(tài)，并對不同加載狀態(tài)下的脊柱進(jìn)行實驗研究具有較高的價值。另外，隨著中醫(yī)科學(xué)化進(jìn)程的加速推進(jìn)，為了規(guī)范中醫(yī)手法、制定手法治療標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)學(xué)工作者正在開展基于中醫(yī)手法的脊柱加載生物力學(xué)的研究。目前的脊柱加載裝置主要有以下四種：一、采用電子萬能試驗機(jī)或液壓試驗機(jī)對脊柱標(biāo)本進(jìn)行加載。例如MTS858的生物力學(xué)試驗機(jī)。但是其加載方式只能實現(xiàn)垂直方向加載，不能完成對脊柱屈曲和側(cè)屈的真實模擬，無法滿足實際脊柱生物力學(xué)研究的需要。二、在試驗機(jī)基礎(chǔ)上增加加載裝置。如2013年08月07日公布的公開號為CN103234816A名稱為“可調(diào)式脊椎骨固定裝置”的發(fā)明專利，如圖1所示，其在試驗機(jī)平臺的基礎(chǔ)上，增加了一個可調(diào)節(jié)式脊椎骨固定裝置，通過手動操作可以完成脊柱的旋轉(zhuǎn)、屈曲和側(cè)屈的加載；但其加載需通過手動操作，只能完成固定角度的加載，且操作復(fù)雜，很難滿足實際醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的需要。以及MTS的另一種脊柱生物力學(xué)加載裝置，其在生物力學(xué)試驗機(jī)的基礎(chǔ)上增加了三旋轉(zhuǎn)加載裝置和二自由度隨動導(dǎo)軌，以完成對脊柱加載的模擬；但由于二自由度隨動導(dǎo)軌位于脊柱的下方，與生物體的實際加載情況不符。因此，很難復(fù)現(xiàn)出脊柱的受力狀態(tài)。三、2013年05月01日公告的授權(quán)公告號CN202917082U名稱為“脊柱生物力學(xué)加載模擬裝置”的實用新型專利，如圖2所示，其包括三自由度移動平臺和三自由度旋轉(zhuǎn)平臺組成，其中，三自由度移動平臺采用直角坐標(biāo)形式，可以模擬脊柱的前后、左右、上下運(yùn)動，通過伺服電機(jī)控制，從而減少手工操作的誤差，該機(jī)構(gòu)可以完成對脊柱的三維自動加載，且加載模式與實際生物負(fù)荷相仿。但是由于該機(jī)構(gòu)通過直角坐標(biāo)平臺完成對脊柱的加載，加載力的大小和速度均受到限制。一方面，很難滿足真正醫(yī)學(xué)研究需求；另一方面，對于一些中醫(yī)用手法，如扳動類法無法實現(xiàn)模擬。四、利用機(jī)器人技術(shù)實現(xiàn)對脊柱的加載。例如，由鄧國勇、田聯(lián)房、陳藝、白波，于2008年12月，在《醫(yī)用生物力學(xué)》雜質(zhì)上發(fā)表的，名稱為《基于關(guān)節(jié)機(jī)器人的人體脊柱生物力學(xué)試驗裝置設(shè)計》的文章中提到，串聯(lián)機(jī)器人通過夾具與脊柱的上端固定，脊柱的下端與基座固定，其通過控制串聯(lián)機(jī)器人完成對脊柱的三維加載，該方法較好的完成了對脊柱的加載，并與實際脊柱受力生物力學(xué)特性相仿。但是受限于串聯(lián)機(jī)器人的負(fù)載低，速度慢的特性，該方法很難完成中醫(yī)手法作用條件下的脊柱受力狀態(tài)的模擬。通過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索、分析可知，現(xiàn)有技術(shù)均難以真實模擬脊柱加載時的生物力學(xué)特性，特別是在受到不同加載時，例如在中醫(yī)手法（如扳動類手法）應(yīng)用于脊柱時，很難滿足對脊柱生物力學(xué)的真實模擬。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明主要目的在于，提供一種面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，在對脊柱進(jìn)行三維加載的過程以及應(yīng)用于脊柱的中醫(yī)手法的加載條件下，對脊柱的生物力學(xué)狀態(tài)實現(xiàn)真實模擬，從而達(dá)到對脊柱生物力學(xué)特征進(jìn)行科學(xué)研究的目的。另外，本發(fā)明又一目的在于，提供一種面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，利用該裝置完成在中醫(yī)手法作用下的脊柱生物力學(xué)特征的復(fù)現(xiàn)，并將其實驗結(jié)果作為中醫(yī)手法（例如扳動類手法）安全性的參考指標(biāo)，并為制定中醫(yī)手法標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供數(shù)據(jù)支撐。本發(fā)明提供的主要技術(shù)方案包括：一種面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其包括：底座，設(shè)有供連接脊柱下端部的下夾具；串聯(lián)加載裝置，設(shè)有X軸部、Y軸部和Z軸部，X軸部設(shè)有供連接脊柱上端部的上夾具，以及提供繞X軸旋轉(zhuǎn)來模擬脊柱側(cè)屈動作的側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)，側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)的輸出軸連接上夾具，Y軸部設(shè)有提供X軸部繞Y軸旋轉(zhuǎn)來模擬脊柱屈曲動作的屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)，屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)的輸出軸連接X軸部，Z軸部設(shè)有提供Y軸部繞Z軸旋轉(zhuǎn)來模擬脊柱旋轉(zhuǎn)動作的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)的輸出軸連接Y軸部；以及并聯(lián)補(bǔ)償裝置，設(shè)有靜平臺、動平臺和多組連桿機(jī)構(gòu)，每組連桿機(jī)構(gòu)設(shè)有一個驅(qū)動電機(jī)、一個驅(qū)動桿和四個隨動桿，驅(qū)動電機(jī)設(shè)于靜平臺，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動連接驅(qū)動桿的第一端，驅(qū)動桿的第二端與四個隨動桿中的第一隨動桿的中部樞轉(zhuǎn)連接，四個隨動桿構(gòu)成一個鉸接平行四邊形機(jī)構(gòu)，四個隨動桿中的第二隨動桿與第一隨動桿平行設(shè)置，第二隨動桿的中部樞轉(zhuǎn)連接動平臺，動平臺與串聯(lián)加載裝置的Z軸部連接，并提供Z軸部在三維空間的平移來模擬脊柱在旋轉(zhuǎn)、屈曲和側(cè)屈動作中所產(chǎn)生的位移。所述的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其中，所述并聯(lián)補(bǔ)償裝置采用Delta并聯(lián)機(jī)器人，三組所述連桿機(jī)構(gòu)對稱設(shè)置，驅(qū)動電機(jī)的外殼通過電機(jī)支座設(shè)于靜平臺，靜平臺上設(shè)有三個電機(jī)驅(qū)動器，各該電機(jī)驅(qū)動器分別與一個該驅(qū)動電機(jī)電連接，驅(qū)動電機(jī)的輸出軸穿設(shè)固定于電機(jī)聯(lián)軸器的中心孔，電機(jī)聯(lián)軸器的法蘭面與諧波減速器的波發(fā)生器連接，諧波減速器的柔輪與驅(qū)動軸的第一端連接，諧波減速器的鋼輪通過法蘭連接到靜平臺，驅(qū)動軸穿設(shè)于兩個深溝球軸承與一個脹緊套的內(nèi)圈，兩個深溝球軸承的外圈與靜平臺連接，脹緊套的外圈與所述驅(qū)動桿的第一端固定連接。所述的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其中，所述并聯(lián)補(bǔ)償裝置還設(shè)有與電機(jī)驅(qū)動器電連接的旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器的輸入軸通過旋轉(zhuǎn)編碼器的聯(lián)軸器與驅(qū)動軸的第二端連接，旋轉(zhuǎn)編碼器的殼體通過碼盤基座與靜平臺剛性連接。所述的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其中，所述并聯(lián)補(bǔ)償裝置還設(shè)有限位柱，限位柱設(shè)于靜平臺，驅(qū)動桿設(shè)有腰形槽，限位柱活動性限位于腰形槽中；和/或所述并聯(lián)補(bǔ)償裝置的靜平臺上還設(shè)有與電機(jī)驅(qū)動器電連接的霍爾傳感器，驅(qū)動桿上的預(yù)定位置設(shè)有盲孔，盲孔中設(shè)有與霍爾傳感器相對應(yīng)的電磁鐵。所述的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其中，所述串聯(lián)加載裝置的X軸、Y軸和Z軸交于一點，所述串聯(lián)加載裝置還設(shè)有供旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)與并聯(lián)補(bǔ)償裝置的動平臺剛性連接的串并聯(lián)部分機(jī)械接口，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器和旋轉(zhuǎn)傳力板，其中，串并聯(lián)部分機(jī)械接口的一端與動平臺剛性連接，另一端與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器的鋼輪連接，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器的柔輪通過旋轉(zhuǎn)傳力板與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體的中部連接，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)的輸出軸穿設(shè)固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器的中心孔，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器的法蘭面與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器的波發(fā)生器連接；屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)有屈曲機(jī)構(gòu)殼體、屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)、屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器、屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器和屈曲傳力板，其中，屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)的殼體與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體的第一端連接，屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)的電機(jī)軸與屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器連接，屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器的法蘭面與屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器的波發(fā)生器連接，屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器的鋼輪與屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)的殼體連接，屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器的柔輪與屈曲機(jī)構(gòu)殼體的第一端剛性連接，屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器的鋼輪與一個深溝球軸承的內(nèi)圈連接，該深溝球軸承的外圈與屈曲機(jī)構(gòu)殼體固連，屈曲機(jī)構(gòu)殼體的第二端與屈曲隨動軸的第一端固連，另一深溝球軸承的內(nèi)圈與屈曲隨動軸連接，該深溝球軸承的外圈與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體的第二端連接；側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)有側(cè)屈機(jī)構(gòu)殼體、側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)、側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器、側(cè)屈機(jī)構(gòu)諧波減速器、側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸和側(cè)屈機(jī)構(gòu)軸承支撐殼體，其中，側(cè)屈機(jī)構(gòu)殼體的第一端與屈曲機(jī)構(gòu)殼體的中部連接，側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)的輸出軸穿設(shè)固定于側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器的中心孔，側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器的法蘭面與側(cè)屈機(jī)構(gòu)諧波減速器的波發(fā)生器固連，側(cè)屈機(jī)構(gòu)諧波減速器的鋼輪與側(cè)屈機(jī)構(gòu)軸承支撐殼體連接，側(cè)屈機(jī)構(gòu)諧波減速器的柔輪與側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸的第一端固連，側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸的法蘭面與上夾具連接，側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸支撐于兩個深溝球軸承的內(nèi)圈，其中的一個深溝球軸承的外圈設(shè)于側(cè)屈機(jī)構(gòu)軸承支撐殼體，其中的另一個深溝球軸承的外圈設(shè)于側(cè)屈機(jī)構(gòu)殼體；所述串聯(lián)加載裝置還設(shè)有電機(jī)驅(qū)動器，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)、屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)、側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)各與一個電機(jī)驅(qū)動器電連接。所述的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其中，所述串聯(lián)加載裝置還設(shè)有與電機(jī)驅(qū)動器電連接的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器、屈曲機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器和側(cè)屈機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器，其中，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸入軸通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器的聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)傳力板固連，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器的殼體與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器的鋼輪固連；屈曲機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器的殼體固連于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體的第二端，屈曲機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸入軸通過屈曲機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器的聯(lián)軸器與屈曲機(jī)構(gòu)隨動軸的第二端固連；側(cè)屈機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器的殼體固定于側(cè)屈機(jī)構(gòu)殼體，側(cè)屈機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器的輸入軸通過側(cè)屈機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)編碼器的聯(lián)軸器連接側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸的第二端。所述的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)還設(shè)有旋轉(zhuǎn)限位柱，旋轉(zhuǎn)限位柱設(shè)于與動平臺相對固定的位置，旋轉(zhuǎn)傳力板設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)腰形限位槽，該旋轉(zhuǎn)限位柱活動性限位于該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)腰形限位槽中，所述屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)還設(shè)有屈曲限位柱，屈曲限位柱設(shè)于與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體相對固定的位置，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體設(shè)有屈曲機(jī)構(gòu)腰形限位槽，該屈曲限位柱活動性限位于該屈曲機(jī)構(gòu)腰形限位槽中，所述側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)還設(shè)有側(cè)屈限位柱，側(cè)屈限位柱設(shè)于與屈曲機(jī)構(gòu)殼體相對固定的位置，夾具連接件設(shè)有側(cè)屈機(jī)構(gòu)腰形限位槽，該側(cè)屈限位柱活動性限位于該側(cè)屈機(jī)構(gòu)腰形限位槽中；和/或所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)上還設(shè)有與電機(jī)驅(qū)動器電連接的霍爾傳感器，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)腰形限位槽上的預(yù)定位置設(shè)有盲孔，盲孔中設(shè)有與霍爾傳感器相對應(yīng)的電磁鐵，所述屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)上還設(shè)有與電機(jī)驅(qū)動器電連接的霍爾傳感器，屈曲機(jī)構(gòu)腰形限位槽上的預(yù)定位置設(shè)有盲孔，盲孔中設(shè)有與霍爾傳感器相對應(yīng)的電磁鐵，所述側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)機(jī)構(gòu)上還設(shè)有與電機(jī)驅(qū)動器電連接的霍爾傳感器，側(cè)屈機(jī)構(gòu)腰形限位槽上的預(yù)定位置設(shè)有盲孔，盲孔中設(shè)有與霍爾傳感器相對應(yīng)的電磁鐵。所述的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其中，還包括萬能電子試驗機(jī)，其整體呈龍門式結(jié)構(gòu)，設(shè)有力傳感器和位置傳感器，力傳感器設(shè)有法蘭，該法蘭與靜平臺上的機(jī)械接口剛性連接。上述任一種面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其中，還設(shè)有控制和檢測系統(tǒng)，該控制和檢測系統(tǒng)包括計算機(jī)和Can通訊卡，以及所述力傳感器、位置傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、霍爾傳感器和電機(jī)驅(qū)動器中的任一個或任幾個。所述的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，其中，各電機(jī)設(shè)有抱閘，各電機(jī)包括下列中的任一個或任幾個：并聯(lián)補(bǔ)償裝置中的驅(qū)動電機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)、屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)、側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)。相較現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)計了面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，分別利用串并聯(lián)機(jī)器人的優(yōu)勢，提出了一種新型的可適用于中醫(yī)應(yīng)用和醫(yī)學(xué)研究的脊柱三維加載裝置。利用串-并混聯(lián)機(jī)器人的特點，配合萬能電子試驗機(jī)，實現(xiàn)加載狀態(tài)下，尤其是中醫(yī)手法施力條件下，脊柱生物力學(xué)特征的真實模擬。并且該裝置不僅能夠完成對脊柱在任意加載過程中生物力學(xué)特征的真實模擬，也可以為針對脊柱的中醫(yī)手法安全性提供參考指標(biāo)，并為制定中醫(yī)手法標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供數(shù)據(jù)支撐。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)CN103234816A的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)CN202917082U的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第一實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明第一實施例中的并聯(lián)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第一實施例中的并聯(lián)機(jī)器人另一視角的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明第一實施例中的并聯(lián)機(jī)器人的局部剖視圖；圖7是本發(fā)明第一實施例中的并聯(lián)機(jī)器人的連桿機(jī)構(gòu)的局部視圖；圖8是本發(fā)明第一實施例中的并聯(lián)機(jī)器人的驅(qū)動桿的主視圖；圖9是本發(fā)明第一實施例中的串聯(lián)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明第一實施例中的串聯(lián)機(jī)器人的整體剖視圖（一）；圖11是本發(fā)明第一實施例中的串聯(lián)機(jī)器人的整體剖視圖（二）；圖12是本發(fā)明第一實施例中的串聯(lián)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)傳力板的主視圖；圖13是本發(fā)明第一實施例中的串聯(lián)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明第一實施例中的串聯(lián)機(jī)器人的夾具連接件的整體結(jié)構(gòu)示意圖?！局饕栒f明】1-萬能電子試驗機(jī)，2-并聯(lián)機(jī)器人，3-串聯(lián)機(jī)器人，4-下夾具；31-機(jī)械接口，5-并聯(lián)部分電機(jī)驅(qū)動器，6-靜平臺，7-并聯(lián)電機(jī)基座，8-并聯(lián)部分電機(jī)，9-驅(qū)動桿，10-雙列角接觸軸承，11-第一隨動桿,12-第三隨動桿，13-并聯(lián)部分碼盤，14-并聯(lián)部分碼盤基座，15-霍爾傳感器，16-第二隨動桿,17-動平臺，18串聯(lián)部分電機(jī)驅(qū)動器；19-電機(jī)聯(lián)軸器，20-諧波減速器，21-驅(qū)動軸，22-深溝球軸承，23-脹緊套，24-深溝球軸承，25-碼盤聯(lián)軸器，26-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)；27-深溝球軸承，28-第一隨動桿連接銷軸；29-屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)，30-側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)，32-串并聯(lián)部分機(jī)械接口，33-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)碼盤聯(lián)軸器，34-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體，35-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)碼盤支撐，36-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)碼盤，37-屈曲機(jī)構(gòu)殼體，38-屈曲機(jī)構(gòu)碼盤支撐，39-屈曲機(jī)構(gòu)碼盤聯(lián)軸器，40-屈曲機(jī)構(gòu)碼盤，41-側(cè)屈機(jī)構(gòu)殼體；42-屈曲傳力板，43-深溝球軸承，44-屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器，45-屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)支撐，46-屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器，47-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器，48-深溝球軸承，49-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器，50-旋轉(zhuǎn)傳力板，51-霍爾傳感器，52-霍爾傳感器支架，53-屈曲限位柱，54-屈曲隨動軸，55-深溝球軸承，56-夾具連接件，57-上夾具；58-側(cè)屈軸承支撐殼體，59-深溝球軸承，60-側(cè)屈機(jī)構(gòu)諧波減速器，61-側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)支撐，62-側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器，63-側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸，64-側(cè)屈機(jī)構(gòu)碼盤聯(lián)軸器，65-深溝球軸承，66-側(cè)屈機(jī)構(gòu)碼盤，67-側(cè)屈機(jī)構(gòu)碼盤支撐；68-并聯(lián)限位柱；69-并聯(lián)腰形限位槽；70-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)腰形限位槽；71-屈曲機(jī)構(gòu)腰形限位槽；72-側(cè)屈機(jī)構(gòu)腰形限位槽。具體實施方式為了使本發(fā)明便于理解，下面結(jié)合附圖通過具體實施方式對本發(fā)明作詳細(xì)描述。本發(fā)明中涉及的技術(shù)術(shù)語說明如下：脊柱三維加載：脊柱包括頸椎、胸椎和腰椎，脊柱的三維加載包括對脊柱進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、屈曲和側(cè)屈三個方向的加載，在對三個方向進(jìn)行加載的同時，脊柱會產(chǎn)生相應(yīng)的空間平移運(yùn)動。因此，為了真實模擬出脊柱在加載狀態(tài)下的受力情況，一般采用具有六自由度的加載裝置實現(xiàn)對脊柱的加載。串聯(lián)機(jī)器人：串聯(lián)機(jī)器人采用關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有工作空間大，控制相對簡單，負(fù)載低等特點，適合應(yīng)用于轉(zhuǎn)角較大的工況中。并聯(lián)機(jī)器人：并聯(lián)機(jī)器人采用完全對稱的機(jī)構(gòu)，具有較好的各向同性，并聯(lián)機(jī)器人不同于串聯(lián)機(jī)器人，具有高負(fù)載、高剛度、高速和高精度等優(yōu)點，適合應(yīng)用于大載荷的工況條件。參見圖3，本發(fā)明第一實施例的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，包括：萬能電子試驗機(jī)1、并聯(lián)補(bǔ)償裝置、串聯(lián)加載裝置、下夾具4和控制與檢測系統(tǒng)。如圖3所示，所述的萬能電子試驗機(jī)1整體采用龍門式結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)力傳感器和位置傳感器，萬能電子試驗機(jī)1的力傳感器處具有法蘭，通過法蘭利用緊固件可與并聯(lián)補(bǔ)償裝置的機(jī)械接口31的上端剛性連接?？梢詾橹嗅t(yī)手法（例如但不限于扳動類手法）提供動力。如圖4、圖5、圖6所示，本實施例中的并聯(lián)補(bǔ)償裝置采用Delta并聯(lián)機(jī)器人2，可以實現(xiàn)由于旋轉(zhuǎn)、屈曲和側(cè)屈所產(chǎn)生的三個自由度的位移的模擬。所述并聯(lián)機(jī)器人2采用完全對稱式結(jié)構(gòu)，而本實施例中采用的并聯(lián)機(jī)器人2具有完全對稱的三條支鏈（也可以為四條或六條支鏈的結(jié)構(gòu)），本發(fā)明僅對一條支鏈進(jìn)行敘述，其他支鏈不再贅述。所述的并聯(lián)機(jī)器人2設(shè)有一個機(jī)械接口31、一個靜平臺6、三個連桿機(jī)構(gòu)220（即所述的三條支鏈）、一個動平臺17。其中，機(jī)械接口31的下端與靜平臺6的一側(cè)相連，靜平臺6的另一側(cè)連接三個所述的連桿機(jī)構(gòu)220的第一端，三個所述的連桿機(jī)構(gòu)220的第二端連接動平臺17的一側(cè)，三個連桿機(jī)構(gòu)220的結(jié)構(gòu)相同，并對稱設(shè)置于靜平臺6和動平臺17。所述連桿機(jī)構(gòu)220包括電機(jī)8、減速器20、驅(qū)動桿9和隨動桿11、12、16。本實施例中，并聯(lián)部分電機(jī)8的外殼與并聯(lián)電機(jī)支座7通過緊固件連接，并聯(lián)電機(jī)支座7設(shè)于靜平臺6；并聯(lián)部分電機(jī)8的輸出軸穿過電機(jī)聯(lián)軸器19的中心孔并通過緊固螺釘使兩者固連，電機(jī)聯(lián)軸器19的法蘭面與諧波減速器20的波發(fā)生器連接，諧波減速器20的柔輪與驅(qū)動軸21連接，諧波減速器20的鋼輪通過法蘭連接到靜平臺6；驅(qū)動軸21分別與深溝球軸承22和24以及脹緊套23的內(nèi)圈相連，深溝球軸承22和24的外圈分別與靜平臺6連接；脹緊套23的外圈與驅(qū)動桿9固連。再參考圖6，驅(qū)動軸21的右端與并聯(lián)部分碼盤13（旋轉(zhuǎn)編碼器簡稱碼盤）的輸入軸通過碼盤聯(lián)軸器25相連接，并聯(lián)部分碼盤13的殼體通過并聯(lián)部分碼盤基座14與靜平臺6剛性連接；驅(qū)動桿9的另一端與雙列角接觸軸承10的外圈相連，雙列角接觸軸承10的內(nèi)圈與第一隨動桿11連接，第一隨動桿11的兩端對稱地開有凹槽，第一隨動桿連接銷軸28的一端插入凹槽內(nèi)部并通過緊固件固連，另一端與深溝球軸承27內(nèi)圈相連，深溝球軸承27的外圈與驅(qū)動桿9相連；第一隨動桿11與兩個第三隨動桿12和第二隨動桿16組成平行四邊形。第二隨動桿16與靠近動平臺的雙列角接觸軸承10的內(nèi)圈連接，該雙列角接觸軸承10的外圈與動平臺17相連。為了便于走線和對減少電機(jī)的干擾，將并聯(lián)部分電機(jī)驅(qū)動器5安裝于并聯(lián)補(bǔ)償裝置的靜平臺6上，并呈周向均勻分布；串聯(lián)部分電機(jī)驅(qū)動器呈周向分布安裝在動平臺17。為了保證機(jī)構(gòu)的安全性，一方面，靜平臺6通過緊固件固定連接有并聯(lián)限位柱68，在驅(qū)動桿9上加工有并聯(lián)腰形槽69，且并聯(lián)限位柱68的直徑小于并聯(lián)腰形槽69，使得并聯(lián)限位柱68可以在并聯(lián)腰形槽69內(nèi)滑動，當(dāng)?shù)竭_(dá)極限時，并聯(lián)限位柱68與并聯(lián)腰形槽69邊緣接觸，從而達(dá)到限制驅(qū)動桿9運(yùn)動的作用；另一方面，在驅(qū)動桿9上加工一個盲孔，在盲孔安裝電磁鐵，在靜平臺6上安裝霍爾傳感器15，當(dāng)霍爾傳感器15位于電磁鐵上方時，霍爾傳感器15發(fā)出信號給并聯(lián)部分電機(jī)驅(qū)動器5，使電機(jī)8不使能，從而達(dá)到保護(hù)機(jī)構(gòu)的作用。由于并聯(lián)部分碼盤13為增量式編碼器，位于諧波減速器20的輸出端，其轉(zhuǎn)角不超過360°，本發(fā)明利用碼盤的Z信號和霍爾傳感器15的配合，實現(xiàn)并聯(lián)機(jī)器人2自動尋找零位。在并聯(lián)機(jī)器人2上電時，讓驅(qū)動桿9向任意方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)識別到Z信號時，則代表找到零位；如果先獲得霍爾信號時，則使電機(jī)反轉(zhuǎn)從而找到碼盤的Z信號，即機(jī)構(gòu)的零位。所述的串聯(lián)加載裝置設(shè)有Z軸部、Y軸部和X軸部，采用軸線（Z軸、Y軸、X軸）交予一點的設(shè)計思路，可以完成旋轉(zhuǎn)、屈曲和側(cè)屈三個自由度的加載。其中，Z軸部的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)26的輸出軸通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器47的中心孔，并與其固連；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器47的法蘭面與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器49的波發(fā)生器相連，串并聯(lián)部分機(jī)械接口32上面與動平臺17剛性連接，下面與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器49的剛輪連接，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器49的柔輪通過旋轉(zhuǎn)傳力板50與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體34相連；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器49的剛輪與兩個深溝球軸承48的內(nèi)圈連接，該兩個深溝球軸承48的外圈安裝于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體34沉孔中；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)碼盤支撐35一端通過緊固件與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)諧波減速器49的剛輪固連；另一端與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)碼盤36的殼體相連，而旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)碼盤36的輸入軸通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)碼盤聯(lián)軸器33與旋轉(zhuǎn)傳力板50固連。在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體34的下部，Y軸部的屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)29的殼體與屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)支撐45通過緊固件連接，屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)29的電機(jī)軸與屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器46連接，屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器46的法蘭面與屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器44的波發(fā)生器相連，屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器44的剛輪與屈曲機(jī)構(gòu)電機(jī)支撐45通過緊固件連接，屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器44的柔輪通過屈曲傳力板42與屈曲機(jī)構(gòu)殼體37的左端面剛性連接；屈曲機(jī)構(gòu)諧波減速器44的剛輪與深溝球軸承43的內(nèi)圈連接，深溝球軸承43的外圈與屈曲機(jī)構(gòu)殼體37固連，屈曲機(jī)構(gòu)殼體37的右端與屈曲隨動軸54通過緊固件連接；深溝球軸承55內(nèi)圈與屈曲隨動軸54連接，深溝球軸承55外圈與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體34的右端連接；屈曲隨動軸54的右端通過屈曲機(jī)構(gòu)碼盤聯(lián)軸器39與屈曲機(jī)構(gòu)碼盤40的輸入軸固連，屈曲機(jī)構(gòu)碼盤40的殼體通過屈曲機(jī)構(gòu)碼盤支撐38固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)殼體34上。屈曲機(jī)構(gòu)殼體37上部與X軸部的側(cè)屈機(jī)構(gòu)殼體41的上部通過緊固件連接，并通過加工保證兩者軸線相差90°；側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)30通過側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器62的中心孔，通過緊固件與側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器62固連，側(cè)屈機(jī)構(gòu)電機(jī)聯(lián)軸器62的法蘭面與側(cè)屈機(jī)構(gòu)諧波減速器60的波發(fā)生器固連，側(cè)屈機(jī)構(gòu)諧波減速器60的剛輪與側(cè)屈軸承支撐殼體58連接，側(cè)屈機(jī)構(gòu)諧波減速器60的柔輪與側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸63通過緊固件連接，側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸63與深溝球軸承59、深溝球軸承65的內(nèi)圈連接，深溝球軸承59的外圈與側(cè)屈軸承支撐殼體相連58，深溝球軸承65的外圈與側(cè)屈機(jī)構(gòu)殼體41連接；側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸63的右端通過側(cè)屈機(jī)構(gòu)碼盤聯(lián)軸器64與側(cè)屈機(jī)構(gòu)碼盤66的輸入軸相連，側(cè)屈機(jī)構(gòu)碼盤66的殼體通過側(cè)屈機(jī)構(gòu)碼盤支撐67固定于側(cè)屈機(jī)構(gòu)殼體41上；側(cè)屈機(jī)構(gòu)驅(qū)動軸63的法蘭面與夾具連接件56相連，夾具連接件56的下端面與上夾具57固連，上夾具57側(cè)面加工有螺紋孔，可以通過螺栓將頸椎固定于夾具上。從機(jī)構(gòu)安全性角度出發(fā)，串聯(lián)部分和并聯(lián)部分采用了相似地安全性保護(hù)措施，每個關(guān)節(jié)均采用限位柱和腰形孔69、70、71的機(jī)械限位以及霍爾傳感器和電磁鐵的電限位方法，來確保機(jī)構(gòu)在規(guī)定范圍內(nèi)運(yùn)動。串聯(lián)部分找零位的方法與并聯(lián)部分類似，也是采用了霍爾傳感器和增量式碼盤Z信號的方法來獲取機(jī)構(gòu)的零位。所述控制與檢測系統(tǒng)由計算機(jī)、Can通訊卡和傳感器（力傳感器、位置傳感器、碼盤和霍爾傳感器）、電機(jī)驅(qū)動器組成，Can通訊卡安裝在計算機(jī)中。萬能電子試驗機(jī)、串并混聯(lián)加載裝置中的電機(jī)驅(qū)動器與計算機(jī)通過Can通訊卡與計算機(jī)電連接。萬能電子試驗機(jī)中的力信息和位置信息通過Can總線傳到計算機(jī)中；串并混聯(lián)加載裝置中的碼盤、霍爾傳感器和抱閘與電機(jī)驅(qū)動電連接，并將傳感器信息通過驅(qū)動器傳至計算機(jī)。通過上位機(jī)控制可以實現(xiàn)脊柱的三維自動化加載。其中萬能電子試驗機(jī)1可以完成對中醫(yī)手法，如扳動類手法的模擬；并聯(lián)補(bǔ)償裝置可以實現(xiàn)由于旋轉(zhuǎn)、屈曲和側(cè)屈所產(chǎn)生位移的模擬；串聯(lián)加載裝置可以對脊柱完成旋轉(zhuǎn)、屈曲和側(cè)屈的加載，串聯(lián)加載裝置與并聯(lián)補(bǔ)償裝置組成串并混聯(lián)加載裝置，該裝置所采用的電機(jī)均含有抱閘，在正常加載完成后，控制抱閘抱死電機(jī)軸，使混聯(lián)機(jī)構(gòu)成為剛體，在此基礎(chǔ)上，控制萬能電子試驗機(jī)加載可以實現(xiàn)中醫(yī)手法對脊柱加載的科學(xué)研究；控制系統(tǒng)由電機(jī)供電電源、計算機(jī)、Can通信卡和電機(jī)驅(qū)動器組成，可以完成對串并混聯(lián)加載裝置以及萬能電子試驗機(jī)加載的控制。本發(fā)明的面向中醫(yī)手法的串并混聯(lián)脊柱三維自動化加載裝置，包括依次連接的底座、串聯(lián)加載裝置、并聯(lián)補(bǔ)償裝置和試驗機(jī)，脊柱的兩端分別連接底座和串聯(lián)加載裝置的夾角，串聯(lián)加載裝置提供脊柱三個自由度的旋轉(zhuǎn)動作模擬，并聯(lián)補(bǔ)償裝置提供脊柱三個自由度的位移動作模擬，分別利用串并聯(lián)機(jī)器人的優(yōu)勢，提出了一種新型的可適用于中醫(yī)應(yīng)用和醫(yī)學(xué)研究的脊柱三維加載裝置。利用串-并混聯(lián)機(jī)器人的特點，配合萬能電子試驗機(jī)，實現(xiàn)加載狀態(tài)下，尤其是中醫(yī)手法施力條件下，脊柱生物力學(xué)特征的真實模擬。并且該裝置不僅能夠完成對脊柱在任意加載過程中生物力學(xué)特征的真實模擬，也可以為針對脊柱的中醫(yī)手法的安全性提供參考指標(biāo)，并為制定中醫(yī)手法標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供數(shù)據(jù)支撐。