康復(fù)訓(xùn)練機器人電磁兼容檢測技術(shù)要求

陳婉如 吳瑞豪 吳佳歡

摘要：康復(fù)訓(xùn)練機器人是醫(yī)用機器人中的一種，是集醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機械學(xué)、機器人等諸多學(xué)科為一體的新型交叉研究領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組成部件多，應(yīng)用于患者，存在較大的使用風(fēng)險，尤其是電磁兼容方面的風(fēng)險。目前并無康復(fù)訓(xùn)練機器人的國家標(biāo)準(zhǔn)，也沒有相關(guān)的檢測方法。本文從康復(fù)訓(xùn)練機器人的標(biāo)準(zhǔn)、運行模式、測試布置等進(jìn)行研究，建立康復(fù)訓(xùn)練機器人電磁兼容檢測流程與方法。

關(guān)鍵詞：康復(fù)訓(xùn)練機器人;電磁兼容;檢測

中圖分類號：TP311 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）17-0173-02

《國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》將發(fā)展智能服務(wù)機器人作為前沿技術(shù)[1]。機器人的種類有很多，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與醫(yī)療水平的提高，醫(yī)用機器人研究和使用量逐年上升。醫(yī)用機器人是作為醫(yī)用設(shè)備或醫(yī)用系統(tǒng)使用的機器人，康復(fù)訓(xùn)練機器人是其中的一種，[2]隨著中國人口老齡化越來越嚴(yán)重，越來越多的老年人需要通過康復(fù)訓(xùn)練機器人恢復(fù)其運動功能。

1 康復(fù)訓(xùn)練機器人結(jié)構(gòu)組成及工作原理

康復(fù)機器人是指用于執(zhí)行康復(fù)、評價、補償或緩解的醫(yī)用機器人。機器人一般由機械、傳感、控制三大部分組成，機械部分包括驅(qū)動系統(tǒng)和機械系統(tǒng)，傳感部分包括感知系統(tǒng)和機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)，控制部分包括了人機交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，共六個子系統(tǒng)，如圖1所示。

2 運行模式的選擇

康復(fù)訓(xùn)練機器人作為醫(yī)用機器人中的一種，種類多，上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人、下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人是目前研究的較多的康復(fù)訓(xùn)練機器人。不同的機器人、不同的工作方式對確定不同康復(fù)訓(xùn)練機器人的工作模式帶來了很大的挑戰(zhàn)，但是康復(fù)訓(xùn)練機器人作為一種醫(yī)用電氣設(shè)備，電磁兼容測試需要滿足YY0505標(biāo)準(zhǔn)要求，康復(fù)訓(xùn)練機器人屬于服務(wù)機器人中的一種，因此需要參照服務(wù)機器人的電磁兼容檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，2019年新發(fā)布《GB/T 37283 服務(wù)機器人 電磁兼容 通用標(biāo)準(zhǔn) 抗擾度要求和限值》和《GB/T 37284服務(wù)機器人 電磁兼容 通用標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)射要求和限值》兩項服務(wù)機器人電磁兼容檢測標(biāo)準(zhǔn)。

康復(fù)訓(xùn)練機器人通常是載人康復(fù)訓(xùn)練，因此在選擇工作模式時，應(yīng)模擬實際工作時的狀態(tài)，重點研究載人模式下的電磁兼容檢測。康復(fù)訓(xùn)練機器人的工作模式見表1。

無論是固定式康復(fù)訓(xùn)練機器人還是移動式康復(fù)訓(xùn)練機器人，當(dāng)模式1和模式2不能涵蓋最大發(fā)射狀態(tài)或者最敏感狀態(tài)時，可以自定義模式，并且需要在測試報告中說明模式狀態(tài)。

移動式康復(fù)訓(xùn)練機器人在充電或連接電源時可以正常工作，則按照額定速度下的典型工作模式進(jìn)行測試。當(dāng)康復(fù)訓(xùn)練機器人在充電和電池供電狀態(tài)下都可以工作，則可以選上表中2.工作模式、3.可選模式檢測。

3 基本性能的判定

醫(yī)用電氣設(shè)備、康復(fù)訓(xùn)練機器人在運行時不正常運行，會給患者、操作者帶來不可承受的風(fēng)險與傷害，因此“安全”的概念已經(jīng)從基本安全延伸到基本性能[3]。

康復(fù)訓(xùn)練機器人應(yīng)根據(jù)其臨床用途定義其基本性能，常見的抗擾度不合格性能判據(jù)，如：顯示屏黑屏、電機停止、誤報警、通信中斷等。

康復(fù)訓(xùn)練機器人電磁兼容測試應(yīng)滿足以下測試標(biāo)準(zhǔn)，如表2。

4 測試布置

康復(fù)訓(xùn)練機器人測試布置應(yīng)依照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，通常參照GB/T 6113.201和GB/T 6113.203標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行布置，僅桌面式的康復(fù)訓(xùn)練機器人按照臺式設(shè)備進(jìn)行設(shè)備測試布置;僅落地式的康復(fù)訓(xùn)練機器人按照落地式設(shè)備測試布置;桌面式或落地式的康復(fù)訓(xùn)練機器人按照臺式設(shè)備測試布置;支架固定式康復(fù)訓(xùn)練機器人按照支架或臺式設(shè)備測試布置;其他壁掛式、吊頂式等康復(fù)訓(xùn)練機器人，按照臺式設(shè)備測試布置，即機器人正常工作方向，模擬實際工作狀態(tài)進(jìn)行布置。

移動式機器人在正常工作時，需要放置在一個絕緣材料支撐系統(tǒng)（高度不高于15cm），使機器人驅(qū)動系統(tǒng)可以自由運動[4]，移動式機器人布置如圖2所示。

說明：h——0.10m;

R——不導(dǎo)電滾軸;

G——半點波暗室或開闊試驗場的接地平板;

B——全電波暗室測試區(qū)域底部平面。

5 問題與改進(jìn)

由于我國康復(fù)工程發(fā)展時間短，科技投入嚴(yán)重不足等原因[5]，我國目前沒有康復(fù)訓(xùn)練機器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，亟須制定康復(fù)訓(xùn)練機器人標(biāo)準(zhǔn)填補空白。隨著康復(fù)訓(xùn)練機器人應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，合理規(guī)劃和制定康復(fù)訓(xùn)練機器人相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)具有知識產(chǎn)權(quán)的檢測儀器、監(jiān)控裝置將會進(jìn)一步推動醫(yī)療康復(fù)機器人檢測行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 樂珺，陳忠，郭鳳仙.國內(nèi)外醫(yī)用康復(fù)機器人行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].機械制造與自動化，2018，47（1）：176-180.

[2] Russell H. Taylor. A Perspective on Medical Robotics[J].Proceedings of the IEEE，2006，94（9）：1652-1664

[3] IEC 60601-2-8-2010+Amd 1-2015，CSV Consolidated version Medical electrical equipment-Part 1： General requirements for basic safety and essential performance [S]

[4] GB/T 37284-2019， 服務(wù)機器人 電磁兼容 通用標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)射要求和限值[S].

[5] 樂珺，陳忠，郭鳳仙.國內(nèi)外醫(yī)用康復(fù)機器人行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].機械制造與自動化，2018，47（1）：176-180.

【通聯(lián)編輯：梁書】