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約束型身體輔助機(jī)器人物理危險特性測試儀

約束型身體輔助機(jī)器人（試驗設(shè)備），約束型身體輔助機(jī)器人物理危險特性測試儀

一、試驗?zāi)繕?biāo)

驗證約束型身體輔助機(jī)器人（如外骨骼、康復(fù)機(jī)械臂）在正常操作中，其袖帶與人體接觸表面產(chǎn)生的壓力/牽引力是否超出安全閾值，防止用戶因長期摩擦導(dǎo)致軟組織損傷（如水泡、壓瘡）。

二、試驗原理

通過模擬人體皮膚-皮下組織的生物力學(xué)特性，構(gòu)建人造真皮及皮下組織假人系統(tǒng)，復(fù)現(xiàn)機(jī)器人袖帶與人體接觸的力學(xué)環(huán)境。試驗分兩類路徑：

直接力控路徑：若機(jī)器人具備實時力監(jiān)測能力，直接比對測量值與人體耐受閾值。

間接損傷觀測路徑：若無法直接監(jiān)測應(yīng)力集中點，通過替代皮膚片的損傷表征風(fēng)險。

三、試驗設(shè)備配置

名稱	指標(biāo)/規(guī)格	數(shù)量
機(jī)械臂	六自由度，負(fù)載待定（根據(jù)需求定），末端具備六維力傳感器（力范圍根據(jù)負(fù)載待定）；	1
袖帶	分布式嵌入至少8個力傳感器（力范圍待定，根據(jù)需求定），靈敏度mN級別；	1
仿生假人	具備人造皮膚（三層結(jié)構(gòu)：聚氨酯凝膠（厚10mm）+丙烯酸膠帶（0.005mm）+傷口敷料），假人由金屬、木材和塑料等剛性材料組成，符合ISO 7250-1/-2的P95要求	1
軟件功能	控制機(jī)械臂末端位姿；采集分析六維力傳感器數(shù)據(jù)；采集分析袖帶壓力傳感器數(shù)據(jù)；	1

1. 力傳感系統(tǒng)

組件	技術(shù)要求	依據(jù)
微型力傳感器	- 尺寸：10×10 mm2 ~ 20×20 mm2 - 測量范圍：0~200 N（根據(jù)需求待定，精度±0.5%） - 類型：六維力傳感器（同時捕獲法向力/剪切力）	8.2a
力傳感袖帶	- 分布式嵌入至少8個力傳感器 - 采樣頻率≥1 kHz - 無線數(shù)據(jù)傳輸（避免干擾運動）	8.2c

2. 仿生假人

組件	技術(shù)要求	依據(jù)
假人基體	- 材質(zhì)：金屬/工程塑料（剛性與人體骨骼等效） - 仿形：大腿/上臂/腰部等目標(biāo)部位，符合ISO 7250-1/-2的P95要求	8.2b
人造真皮及皮下組織	- 三層結(jié)構(gòu)：聚氨酯凝膠（厚10mm）+丙烯酸膠帶（0.005mm）+傷口敷料 - 粘彈性參數(shù)（圖5-6）： - 存儲模量G'（0.1Hz）：1.8~2.2 MPa - 損耗模量G''（0.1Hz）：0.4~0.6 MPa	8.2b, 附錄B
替代皮膚片（豬皮）	- 厚度：2~3 mm - 處理：脫毛+去除多余脂肪（附錄E） - 固定方式：醫(yī)用粘合劑貼合于人造真皮表面	附錄E

3. 運動復(fù)現(xiàn)系統(tǒng)

組件	技術(shù)要求	功能
多軸操作機(jī)	- 自由度≥6 - 重復(fù)定位精度±0.1 mm - 最大負(fù)載≥50 kg（根據(jù)需求待定）	復(fù)現(xiàn)人體運動軌跡（8.2d）