METHOD AND TOOLS FOR ASSESSING THE ASSEMBLY QUALITY AND TECHNICAL CONDITION OF AN ELECTRIC GEAR ACTUATOR IN AN ELECTROMECHANICAL ORTHOSIS OF EXOSKELETON LOWER LIMB
Authors: Егоров А.В. , Белогусев В.Н. , Капустин А.В. , Кудрявцев И.А. , Ливанова Т.С. 
Published: July 2024

В данной статье представлены метод и средство для оценки качества сборки и технического состояния электропривода для экзоскелета, основанные на определении его момента трогания в качестве одного из важнейших показателей уровня деградации его компонентов. Существующие методы в основном базируются на определении момента трогания с помощью дополнительных устройств, которые требуют участия оператора в процессе измерения, что увеличивает его время и трудозатраты и усложняет автоматизацию. В отличие от существующих методов и средств, предлагаемые здесь метод и аппаратно-программный комплекс позволяют автоматизировать процесс измерения, не требуют дорогостоящего оборудования и могут контролировать техническое состояние без демонтажа привода из экзоскелета. Разработанный аппаратно-программный комплекс позволяет проводить контроль технического состояния электропривода в автоматическом режиме с низким уровнем влияния человеческого фактора и с меньшими временными и трудовыми затратами, по сравнению с существующими методами контроля. Применение энкодера с высокой точностью измерения угла положения входного вала редуктора, встроенного в систему электропривода, потенциально может позволить проводить экспресс-испытания исследуемого объекта без применения дополнительного оборудования. Данный метод может найти широкое применение на заводах-изготовителях и предприятиях, эксплуатирующих экзоскелеты, поскольку он сокращает временные и финансовые за-траты на испытания и контроль качества их сборки и технического состояния за счет универсальности метода и массогабаритных показателей разработанного аппаратно-программного комплекса, а также отсутствия необходимости в калибровке измерительных органов. В экспериментальной части данной статьи предлагаемый метод и средство были оценены на основе электрических приводов с редукторами для электромеханического ортеза экзоскелета нижней конечности. Согласно результатам эксперимента, расхождение между значениями момента трогания, полученными существующим и предлагаемым способами, находится в пределах 1,8 , что подтверждает эффективность и применимость разработанного способа контроля технического состояния электроприводов для экзоскелетов как на стадии их производства, так и во время эксплуатации.

The paper proposes the method and tools for assessing the assembly quality and the technical condition of an electric gear actuator for an exoskeleton based on determining its starting torque as one of the main indicators of the level of degradation of its components. The existing methods are mainly based on identifying the starting torque with the help of additional devices that require involvement of an operator in the measurement process, which increases time and labor costs and makes it difficult to automate. As opposed to the existing methods and instruments, the method and hardware-software complex developed in this study allows automating the measurement process, does not require expensive equipment, and has potential for controlling its technical condition without dismounting the actuator from an exoskeleton. The hardware-software complex proposed in the present study allows to monitor the technical condition of the electric drive in an automatic mode with a low level of human factor influence and with less time and labor costs, as compared with the existing control methods. The use of an encoder with a high accuracy of measuring the angle of the input shaft position of the gearbox built into the system of the electric drive can potentially enable the express test of the object under study without the use of additional equipment. This method can be widely used by manufacturers and enterprises operating with exoskeletons, since it reduces time and financial costs of testing and quality control of their assembly and technical condition due to universal character of the method, weight and size parameters of the developed hardware and software complex and the calibration of measuring bodies. In the experimental part of this paper, the proposed method and tools have been evaluated on the basis of electric actuators with reduction gears for an electromechanical orthosis of an exoskeleton lower limb. According to the experimental results, the discrepancy between the values of starting torque obtained separately by an existing method and by the proposed one is within 1.8 , which confirms the efficacy and applicability of the developed method for monitoring the technical condition of electric actuators for exoskeletons both at the stage of their production and during their operation.