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約束型身體輔助機器人物理危險特性測試儀、約束型身體輔助機器人（試驗設備）
一、試驗目標
驗證約束型身體輔助機器人（如外骨骼、康復機械臂）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特性，構(gòu)建人造真PI及皮下組織假人系統(tǒng)，復現(xiàn)機器人袖帶與人體接觸的力學環(huán)境。試驗分兩類路徑：
直接力控路徑：若機器人具備實時力監(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)測應力集中點，通過替代皮膚片的損傷表征風險。
三、試驗設備配置
名稱 | 指標/規(guī)格 | 數(shù)量 |
機械臂 | 六自由度，負載待定（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 |
四、技術(shù)要求
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/腰部等目標部位，符合ISO 7250-1/-2的P95要求 | 8.2b |
人造真PI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PI表面 | 附錄E |
3.運動復現(xiàn)系統(tǒng)
組件 | 技術(shù)要求 | 功能 |
多軸操作機 | 自由度≥6
重復定位精度±0.1 mm
ZUI大負載≥50 kg（根據(jù)需求待定） | 復現(xiàn)人體運動軌跡（8.2d） |
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