30、可穿戴机器人安全验证与跌倒风险分析

可穿戴机器人安全验证与跌倒风险分析

1. 猪皮可用性验证与安全验证测试分析

为了确认猪皮的可用性，水泡生成的特性需与Naylor之前以人体皮肤为对象的水泡生成测试结果相匹配。在实验模型中，将牵引力作为猪皮与摩擦头之间相互作用力的单位。而Naylor研究中的人体皮肤测试仅详细描述了压缩力和平均摩擦力，因此需要进行条件匹配计算，将Naylor研究中的摩擦力转换为相应的牵引力，以比较水泡生成特性。由于Naylor研究中使用的摩擦头是小半球形，可基于赫兹理论近似计算测试的牵引力值：
[
\tau(r) = \frac{3\mu P}{2\pi a^2}\sqrt{a^2 - r^2}
]
[
a = (\frac{3PR}{4E^ })^{\frac{1}{3}}
]
其中，$P$ 是压缩皮肤表面的总负载，$\mu$ 是摩擦系数，$R$ 是半球形压头的相对曲率，$E^ $ 可通过相互接触的两个表面的弹性模量和泊松比计算得出。

在安全验证测试分析中，从本质安全时间点计算回归曲线，将其作为本质安全阈值，并与人体受试者的水泡生成条件相结合，生成新的切向牵引力 - 时间水泡生成特性。结果表明，该阈值位于代表人体水泡生成点的左下方安全区域，这说明利用替代皮肤作为可靠的安全验证测试模型来确认特定动作能有效避免摩擦水泡生成是可行的。不过，更合适地计算本质安全时间点和绘制阈值线可能需要更多样本。

2. 伤口风险验证测试方法

2.1 原理与步骤

开发了一种应用于下肢可穿戴机器人的验证测试方法，该方法主要包括以下三个步骤：
1. 定义测试条件