In ANSI/CAN/UL 3300 (последняя редакция по состоянию на 2024/2025 годы), манекены-имитаторы (Также называемые мишенями, детскими мишенями или антропоморфными испытательными устройствами) имеют важное значение для проверки безопасности роботов, особенно в сценариях взаимодействия человека и робота. Стандарт направлен на защиту уязвимых лиц, включая детей, пожилых людей и людей с ограниченными возможностями, от таких рисков, как столкновение, защемление (точки защемления), сдавливание и неадекватное избегание препятствий.
Манекены делятся на две основные категории:
Цели обнаружения/избегания препятствий (в основном для обеспечения многонаправленной мобильности и проверки датчиков):
- Это легкие, не оснащенные измерительными приборами мишени в виде детей, предназначенные для имитации размеров и формы ребенка при тестировании лидаров, камер, ультразвуковых датчиков и систем обнаружения на основе искусственного интеллекта. Их необходимо распознавать как препятствия, вызывающие снижение скорости, остановку или отклонение от траектории.
- Манекены для измерения столкновений/защемлений/силы (для оценки внешних воздействий и контактных сил): Это оснащенные датчиками антропоморфные манекены со встроенными датчиками силы/крутящего момента, акселерометрами и тензодатчиками для количественной оценки ударных сил, давления сжатия и крутящих моментов в суставах при предполагаемом неправильном использовании или ненормальной работе. Предельные значения часто берутся из стандартов, таких как ISO/TS 15066 (для коллаборативных роботов) или конкретных пороговых значений UL 3300.
Основные технические характеристики стандартных и соответствующих требованиям изделий:
- Ребенок — цель для обхода препятствий (обязательно для случаев, когда речь идет о детях, находящихся в уязвимом положении):
- Вариант 1: Рост 998 мм (≈39.3 дюйма), вес 14.5 кг (≈32 фунтов) — соответствует ребенку примерно 5-6 лет.
- Вариант 2: Рост 831 мм (≈32.7 дюйма), вес 9.4 кг (≈20.7 фунтов) — соответствует ребенку примерно 3-4 лет.
- Особенности: Гибкая поза (стоя, сидя, лежа, ползая); конструкция из мягкой пены/ткани для совместимости с датчиками (визуальными, радарными, ультразвуковыми); не повреждает робота.
- Мишени для взрослых/в инвалидных коляскахВысота ≈1500–1800 мм; используется в общественных/коммерческих целях, в том числе для пользователей инвалидных колясок.
- Манекены с измерительными приборамиОснащены многоосевыми датчиками силы/крутящего момента (например, системами ATI или Pilz); детские версии предназначены в первую очередь для образовательных/развлекательных роботов; взрослые версии — для роботов общего назначения.
Соответствует стандарту UL 3300. Вес ребенка: 14.5 кг. 
UL 3300 Стандартный вес ребенка 14.5 кг. 
Соответствует стандарту UL 3300. Вес ребенка: 14.5 кг.
На этих изображениях показаны типичные детские объекты, находящиеся в позах ползания/лежания (для проверки способности избегать столкновения), а также экспериментальные установки с датчиками для оценки силы столкновения.
Список необходимого испытательного оборудования – особое внимание уделяется манекенам и сопутствующим системам.
В приведенной ниже таблице кратко описаны основные виды испытательного оборудования, используемого для проверки соответствия стандарту UL 3300, включая поставщиков/примеры и назначение.
| Категория | Тип оборудования / манекена | Основные характеристики | Назначение согласно стандарту UL 3300 |
| Цель обхода препятствий | Детская мишень UL 3300 (Вариант 1) | Высота: 998 мм, Вес: 14.5 кг; Многопозиционная (стоя/сидя/лежа/ползая) | Проверка обнаружения и предотвращения срабатывания датчиков для уязвимых лиц детского возраста. |
| Цель обхода препятствий | Детская мишень UL 3300 (Вариант 2) | Высота: 831 мм, Вес: 9.4 кг; Многопозиционная регулировка. | Аналогично описанному выше, для моделирования поведения детей младшего возраста. |
| Цель обхода препятствий | Цель для взрослых/в инвалидных колясках | Высота: 1500–1800 мм; подвижное основание. | Тестирование на избегание использования общественных мест/пользователей с ограниченными возможностями |
| Манекен для столкновения/силового воздействия | Антропоморфный манекен ребенка с измерительными приборами | Детский размер (3–6 лет); датчики силы/крутящего момента, акселерометры. | Измеряйте силу сжатия/столкновения у уязвимых детей; обеспечьте, чтобы она была ниже безопасных пороговых значений. |
| Манекен для столкновения/силового воздействия | Манекен взрослого человека с измерительными приборами | Размер для взрослых; Многоосевые датчики | Общая проверка силы контактного взаимодействия (точки защемления, сжатие) |
| Платформа динамического тестирования | Подвижная макетная железнодорожная ветка / платформа | Программируемое движение для мишеней/манекенов | Имитация случайных движений человека в сценариях избегания столкновения и столкновения |
| Система сбора данных | Регистрация силы/крутящего момента и ускорения | Синхронизация с журналами робота; высокоскоростной сбор данных. | Запись и анализ контактных данных для составления отчетов о соответствии требованиям. |
Рекомендации по реализации
- Начните с доступных по цене детских роботов для сертификации по предотвращению сбоев (наиболее распространенная точка отказа у потребительских/сервисных роботов).
- Для испытаний с высокой интенсивностью воздействия (например, сжатие руки/сустава) сотрудничайте с лабораториями UL Solutions (например, Uiwang, Корея), которые предоставляют проверенные манекены, оснащенные измерительными приборами.
- Интегрируйте с системами захвата движений (например, Vicon) и динамическими платформами для воссоздания реальных сценариев, таких как внезапное появление ребенка или медленное приближение пожилого человека.
- Преимущества: Комплексное тестирование на манекенах ускоряет сертификацию UL 3300, обеспечивает соответствие требованиям OSHA NRTL (с декабря 2025 года) и повышает доверие к использованию в домах, школах, отелях и общественных местах.
