約束型身體輔助機(jī)器人（試驗(yàn)設(shè)備），約束型身體輔助機(jī)器人物理危險(xiǎn)特性測(cè)試儀
一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)
驗(yàn)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(hù)因長(zhǎng)期摩擦導(dǎo)致軟組織損傷（如水泡、壓瘡）。
二、試驗(yàn)原理
通過(guò)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(yàn)分兩類(lèi)路徑：
直接力控路徑：若機(jī)器人具備實(shí)時(shí)力監(jiān)測(cè)能力，直接比對(duì)測(cè)量值與人體耐受閾值。
間接損傷觀測(cè)路徑：若無(wú)法直接監(jiān)測(cè)應(yīng)力集中點(diǎn)，通過(guò)替代皮膚片的損傷表征風(fēng)險(xiǎn)。
三、試驗(yàn)設(shè)備配置
名稱(chēng) | 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(gè)力傳感器（力范圍待定，根據(jù)需求定），靈敏度mN級(jí)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(cè)量范圍：0~200 N（根據(jù)需求待定，精度±0.5%）
- 類(lèi)型：六維力傳感器（同時(shí)捕獲法向力/剪切力） | 8.2a |
力傳感袖帶 | - 分布式嵌入至少8個(gè)力傳感器
- 采樣頻率≥1 kHz
- 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸（避免干擾運(yùn)動(dòng)） | 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(chǔ)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌跡（8.2d） |
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