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预防颈椎病的数控显示器底座设计

现在人民生活中手机、电脑使用频率越来越高，颈椎病患病几率急剧上升，

如何在不影响手机、电脑使用的情况下预防颈椎病的发生，是该产品设计时的研

究方向。

标签：经脉的病变；DSP手柄；步进电机

1产品设计的目的及意义

本设计的来源：

近年来由于在计算机和手机等智能终端设备的大量应用，我们周围出现颈椎

病的患者也越来越多。这对于我们这个社会来说是很可怕的事情。造成颈椎的原

因有哪些？我们又该怎样预防？

本产品设计的目的：

造成颈椎病的原因主要是劳损，也就是长期使头颈部处于单一姿势位置，如

长时间低头工作，长时间看手机等都非常容易引发颈椎病。本着绿色健康设计的

原则，将数控技术中的运动控制部分应用在终端显示底座上，使显示器由传统的

固定不动变成按照预设的运动轨迹进行运动的状态，可以让颈部跟着处于一个被

动运动过程中，避免由于长期处于一个姿势而产生肌肉甚至经脉的病变。

将数控技术中的运动控制部分应用在人们的健康生活中，考虑到通用性、重

组性，绿色节能原则，将雕刻机中大量使用的DSP手柄来替代数控系统的面板，

控制部分选择2路步进电机+驱动器，控制两个方向的显示器底座的运动，并且

预留空间可以升级成3轴控制，不但可以用于颈椎的预防，还可以应用于青少年

近视的预防中。

国内外相关技术研究现状和发展趋势：

（1）预防颈椎病DLB502液晶显示器支架单双屏万向伸缩挂壁底座乐歌

D5

优点：可以实现三个方向转动

缺点：不能实现动态调节

（2）天津富瑞福莱科技发展有限公司电脑显示器智能自动升降底座

电脑显示器移动支架

该产品优点：可以实现自动升降，双速调节

缺点：只有两种速度调节，运动轨迹不能进行改变

本课题的研究内容：

本课题我国长期在计算机前面进行工作的人员作为研究对象，主要从解决颈

椎劳损问题入手，总结市场上的显示器支架，分析长期使用这些产品带来的利和

弊。研究设计一种智能显示器底座来解决颈部劳损问题。

具体工作如下：（1）制定预防颈椎的显示器底座总体设计方案。（2）显示器

底座结构与电气设计。（3）利用CAXA2013进行运行轨迹的分析与生成程序。

2基于DSP手柄控制的预防颈椎的显示器底座设计

2.1颈椎病产生的原因及常见预防颈椎的方法

2.1.1颈椎病产生的原因

颈椎病产生的原因主要是慢性劳损：是指长期处于不良的劳动姿势，椎间盘

受到来自各方面的牵拉、挤压或扭转，如不良的睡眠、枕头的高度不当或垫的部

位不妥，反复落枕者患病率也较高。另外，工作姿势不当，尤其是长期低头工作

者颈椎病发病率特高。

2.1.2常见预防颈椎的方法

（1）避免长期低头、预防颈椎慢性劳损；（2）合理科学用枕；（3）自我牵

引疗法。

2.1.3预防颈椎的显示器底座研究原理

利用数控机床控制系统中的运动控制部分，选用可以脱机使用的嵌入式手持

DSP运动控制系统进行显示器底座的2个方向的运动控制，控制显示器按照预设

的轨迹和速度进行横向和垂向移动，让使用者的头部跟随显示器一起做缓慢的运

动，避免头部长时间处于同一个姿势，从而达到预防颈椎疾病的目的，兼有预防

近视的作用。

2.2锐志天宏DSP手柄控制系统的研究

2.2.1锐志天宏DSP手柄控制系统的原理及应用情况

控制系统的选择本着稳定性、通用性、开放性原则，从众多控制系统中选择

锐志天宏DSP手柄控制系统，是由于北京锐志天宏科技股份有限公司研发的嵌

入式手持DSP运动控制系统，为国内数控行业开辟了脱机操作、移动存储的新

时代，公司也成为首家集研发、生产、销售、服务于一体的DSP运动控制系统

生产厂家。

2.2.2运动控制系统的组成

（1）手持运动控制器一个；（2）线路转接板一个；（3）两头榫式50针数据

传输电缆一根；（4）USB通讯电缆一根。

2.3数控显示器底座的研究和参数确定

显示器安装在数控十字滑台上，此滑台需要有：（1）两个方向的运动控制功

能；（2）具有一定的行程，可以安装程序进行运动；（3）有复位功能；（4）有超

程安全防护功能；（5）有安全防护罩。

根据上