X5.04.1Biomechanical force and pressure limits for human-robot contact设计研究
与人体接触的力和压强需设定不造成伤害的上限
别名: 生物力学限值 · 接触力上限 · ISO/TS 15066 力限值
概念解释
人机接触力与压强的生物力学边界（biomechanical force and pressure limits for human-robot contact）把机器人可能施加于人体的机械作用限制在经风险评估和测试可接受的范围。力描述总载荷，压强描述载荷在接触面积上的集中程度；圆钝大表面与尖小边缘即使总力相同，组织风险也不同，因此两者不能互相替代。
机制
瞬态碰撞的峰值受相对速度、有效质量、接触刚度和阻尼影响，能量在很短时间内传给组织；准静态夹压则可能在峰值不高时持续加载并阻断退让。工具边缘缩小接触面积会抬高局部压强，夹点又限制人体后退，使接触从可退让碰撞转成挤压。上限必须覆盖机器人、末端工具、工件与环境共同形成的接触链，而非只依据机械臂额定力。
怎么研究
接触危害先按可预见姿态识别瞬态、准静态和夹困情形，再用具备已知刚度、阻尼与接触面的压力—力测量装置复现实物碰撞。测量峰值力、接触压强分布、冲量、持续时间和停止后残余载荷，并覆盖速度、有效质量、工具朝向与控制设置。ISO/PAS 5672 提供专业协作应用中测量和分析的方法框架，但不替代危害识别，也未覆盖摩擦、剪切等其他伤害机制。
边界
“不造成伤害”不能由一次低于表格值的测试证明。人体差异、重复接触、尖锐边缘、头颈等敏感区域，以及剪切、穿刺和跌倒风险可能不在单一法向力/压强指标内。工业协作机器人的阈值和方法不能未经评估直接搬到儿童可接近、医疗或消费机器人；标准给出的是特定适用范围下的评估基础。
怎么落地
- 建立最坏接触清单，包含机器人表面、工具、工件、人体部位、是否可退让及可能夹困的对侧结构。
- 用风险评估确定力与压强约束，并把速度、扭矩、工具几何和载荷限制绑定到已验证配置；换工具或载荷后重新评估。
- 用与目标接触刚度相符的测量装置在真实路径上重复测试，核对峰值、分布和持续载荷；同时单独检查锐边、剪切与跌倒危险。