约束型身体辅助机器人物理危险特性测试仪 文章
时间:2026-06-22 16:46 点击次数:
约束型身体辅助机器人(试验设备),约束型身体辅助机器人物理危险特性测试仪
一、试验目标
验证约束型身体辅助机器人(如外骨骼、康复机械臂)在正常操作中,其袖带与人体接触表面产生的压力/牵引力是否超出安全阈值,防止用户因长期摩擦导致软组织损伤(如水泡、压疮)。
二、试验原理
通过模拟人体皮肤-皮下组织的生物力学特性,构建人造真皮及皮下组织假人系统,复现机器人袖带与人体接触的力学环境。试验分两类路径:
直接力控路径:若机器人具备实时力监测能力,直接比对测量值与人体耐受阈值。
间接损伤观测路径:若无法直接监测应力集中点,通过替代皮肤片的损伤表征风险。
三、试验设备配置
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名称
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指标/规格
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数量
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机械臂
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六自由度,负载待定(根据需求定),末端具备六维力传感器(力范围根据负载待定);
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1
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袖带
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分布式嵌入至少8个力传感器(力范围待定,根据需求定),灵敏度mN级别;
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1
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仿生假人
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具备人造皮肤(三层结构:聚氨酯凝胶(厚10mm)+丙烯酸胶带(0.005mm)+伤口敷料),假人由金属、木材和塑料等刚性材料组成,符合ISO 7250-1/-2的P95要求
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1
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软件功能
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控制机械臂末端位姿;
采集分析六维力传感器数据;
采集分析袖带压力传感器数据;
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1
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1. 力传感系统
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组件
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技术要求
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依据
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微型力传感器
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- 尺寸:10×10 mm² ~ 20×20 mm²
- 测量范围:0~200 N(根据需求待定,精度±0.5%)
- 类型:六维力传感器(同时捕获法向力/剪切力)
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8.2a
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力传感袖带
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- 分布式嵌入至少8个力传感器
- 采样频率≥1 kHz
- 无线数据传输(避免干扰运动)
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8.2c
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2. 仿生假人
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组件
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技术要求
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依据
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假人基体
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- 材质:金属/工程塑料(刚性与人体骨骼等效)
- 仿形:大腿/上臂/腰部等目标部位,符合ISO 7250-1/-2的P95要求
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8.2b
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人造真皮及皮下组织
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- 三层结构:聚氨酯凝胶(厚10mm)+丙烯酸胶带(0.005mm)+伤口敷料
- 粘弹性参数(图5-6):
- 存储模量G'(0.1Hz):1.8~2.2 MPa
- 损耗模量G''(0.1Hz):0.4~0.6 MPa
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8.2b, 附录B
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替代皮肤片(猪皮)
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- 厚度:2~3 mm
- 处理:脱毛+去除多余脂肪(附录E)
- 固定方式:医用粘合剂贴合于人造真皮表面
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附录E
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3. 运动复现系统
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组件
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技术要求
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功能
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多轴操作机
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- 自由度≥6
- 重复定位精度±0.1 mm
- 最大负载≥50 kg(根据需求待定)
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复现人体运动轨迹(8.2d)
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