在汽车、电子信息行业应用工业机器人,由于存在人机共存和交互的特性环境,会对工作人员的安全存在潜在威胁,需要对机器人进行安全性评估。在该项评价体系中,均使用假人模型来进行实验,而其中头部和颈部又是其关键部位。文中利用ABAQUS软件,通过有限元仿真,来完成假人头部与颈部的标定实验。人机交互的安全研究主要是研究中人体受到机械人碰撞时的受伤程度,因此只能用假人来进行试验。利用有限元法来完成头颈部的标定,可以降低试验费用,缩短开发周期。并且可以将该标定后的模型用于碰撞实验的仿真分析,为碰撞实验提供理论依据。

从人机交互的定义着手,分析该过程中人体安全受到的潜在威胁,给出人机交互安全的评价指标。在人机交互环境中,人的头部以及颈部是最容易受伤的部位,同时头颈部所受伤害对人造成的后果也是最严重的。因此对人机碰撞中人的头颈部安全性研究是非常有必要的。现阶段,人机碰撞实验基本都是使用Hybrid III50th假人来进行的。利用ABAQUS软件建立有限元人机碰撞模型,分析了在几种不同情况下人体头部受到机械手臂正面碰撞之后的头部与颈部损伤情况。利用有限元法来进行仿真分析,能够预测人体受到伤害时的自我响应,同时可以弥补动物和尸体实验不可重复、测量困难以及成本高昂的缺陷。因此,有限元仿真方法对人机碰撞中人体安全性研究有着重要的作用及意义。