Сборка прототипа тензо-магнитной системы управления. Разработка программы и методик проведения испытаний тензо-магнитной системы управления. Разработка испытательного стенда робототехнического устройства. Проведения испытаний прототипа тензо-магнитной системы управления на робототехническом устройстве. Анализ и доработка прототипа тензо-магнитной системы управления по результатам испытаний.

Отчет содержит 176 с., включая 92 с. основного текста, 72 рисунка, 1 таблицу, 9 приложений. ТЕНЗОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА, АКТИВНЫЙ ЭКЗОСКЕЛЕТ, ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭКЗОСКЕЛЕТ, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭКЗОСКЕЛЕТОМ, ДАТЧИК ДВИЖЕНИЯ, ДАТЧИК ХОЛЛА, РОБОТОТЕХНИКА Целью работы является разработка и испытания прототипа тензомагнитной системы управления активными экзоскелетами и бионическими протезами. Объектом разработки и исследования является прототип тензо-магнитной системы управления активными экзоскелетами и бионическими протезами на основе набора датчиков Холла. В ходе выполнения настоящей НИОКР разработан и испытан прототип тензомагнитной системы управления и получены следующие результаты: - разработаны компьютерные модели тензо-магнитной системы управления в зависимости от функционального признака; - разработан алгоритм функционирования; - проведено разбиение программного обеспечения по функциональному признаку; - разработано программное обеспечение функционирования тензо-магнитной системы управления; - программное обеспечение исследовано и отлажено; - собран прототип тензо-магнитной системы управления; - разработана программа и методики проведения испытаний тензо-магнитной системы управления; - разработан испытательный стенд робототехнического устройства; - проведены испытания прототипа тензо-магнитной системы управления на робототехническом устройстве. - по результатам испытаний доработан прототип тензо-магнитной системы управления. Основные конструктивные, технологические и технико- эксплуатационные характеристики разработанного прототипа: - обеспечивает слежение за положением конечностей оператора по линейныем координатам X, Y, Z и угловой координате a – поворот вокруг оси Z; - формирует управляющие воздействия на приводы экзоскелета/ бионического протеза в виде скорость вращения w; - обеспечивает регистрацию 6 параметров движения части конечности: 1) направление радиального движения конечности - по координатам Х,Y; 2) скорость радиального движения конечности - до 100 мм/с; 3) направления осевого вращения конечности - по часовой/против часовой стрелки; 4) скорость осевого вращения конечности - до 1 рад/с; 5) направления осевого движения конечности - вперед/назад; 6) скорость осевого движения конечности - до 100 мм/с. - габаритные размеры сенсорного модуля (без учета кабеля) – 128 х 156 х 32 мм; - масса сенсорного модуля - 450 гр; - скорость реакции на движения человека – 7,73 мс; - дискретность магнитной системы – менее 2,3 Гс (применены аналоговые датчики); - частота работы микропроцессора – 1,4 ГГц; - оперативная память – 1 ГБ. Входными воздействиями для прототипа тензомагнитной системы управления являются линейные и угловые перемещениям частей тела человека относительно каркаса экзоскелета. Выходными воздействиями являются задающие воздействия для приводов в виде сигнала скорости. Сенсорный модуль разработанного прототипа закрепляется на экзоскелете верхней конечности и обеспечивает регистрацию параметров движения конечности оператора. Полученные от датчиков Холла данные преобразуются модулем обработки в сигнал скорости приводов экзоскелета. Для испытаний прототипа в рамках данной НИОКР был разработан испытательный стенд, имитирующий работу экзосклелета правой руки человека и оснащеный приводами сгиба локтевого сустава и поворота плеча. По степени внедрения объект разработки находится на стадии разработки прототипа. Рекомендации по внедрению результатов НИОКР – в дальнейшем целесообразна адаптация и тестовое внедрение данных систем в промышленные экзоскелеты, производимые на предприятиях России. Область применения результатов — активные промышленные экзоскелеты. Экономическая эффективность и значимость работы заключается в повышении эффективности труда и снижении травматизма рабочих, применяющих активный промышленный экзоскелет с интегрированной в него тензомагнитной системой управления. Текущий спрос промышленных предприятий России на экзоскелеты составляет сотни единиц в месяц, однако существующие пассивные экзоскелеты не всегда приносят ощутимое повышение эффективности труда рабочего. Разработанная система управления потенциально позволит производить активные экзоскелеты, помощь которых при производственных операциях более очевидна по сравнению с пассивными. Разработанная система управдения может быть внедрена в промышленные экзосклелеты, применяемые на предприятиях производственной и логистической сфер. На данный момент количество Российских предприятий находится на уровне около 400-500 тысяч и ожидается стремительный рост продаж на рынке экзоскелетов. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования – планируется разработка системы управления активным экзоскелетом для помощи при подъеме грузов и работе в наклоне. Объекты интеллектуальной собственности, полученные в результате выполнения работы: - Заявка на изобретение №2022100008 от 03.01.2022 «Контроллер для управления активными экзоскелетами» от 03.01.2022 г.; - Заявка на промышленный образец №2022500004 «Контроллер управления активным экзоскелетом» от 05.01.2022 г. Данная НИКОР выполнена в полном сооотвествии Календарным планом, требования Технического задания выполнены полностью.