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
名称 | 指标/规格 | 数量 |
机械臂 | 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）； | 1 |
袖带 | 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； | 1 |
仿生假人 | 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 | 1 |
软件功能 | 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； | 1 |
1. 力传感系统
组件 | 技术要求 | 依据 |
微型力传感器 | - 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） | 8.2a |
力传感袖带 | - 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） | 8.2c |
2. 仿生假人
组件 | 技术要求 | 依据 |
假人基体 | - 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 | 8.2b |
人造真皮及皮下组织 | - 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 | 8.2b, 附录B |
替代皮肤片（猪皮） | - 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 | 附录E |
3. 运动复现系统
组件 | 技术要求 | 功能 |
多轴操作机 | - 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） | 复现人体运动轨迹（8.2d） |
