键合图理论在三轴差动机构效率分析中的应用

李庆凯，唐德威，姜生元，邓宗全

(哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室，150001哈尔滨，dwtang@hit.edu.cn)

因此三轴差动机构的效率为

当轮式管道机器人通过弯管时，由于各驱动轮走过的实际弧长不同，某些驱动轮成为事实上的制动轮而使机器人产生运动干涉，从而降低了机器人的有效拖动力和加剧了传动部件的磨损.为解决这一问题，将三轴差动机构应用于轮式管道机器人中，各驱动轮可通过三轴差动机构根据管道形状自动调节其转速，有效地解决了轮式管道机器人通过弯管时的产生的运动干涉问题[1].由于三轴差动机构的传动关系较为复杂，其机械效率是评估该机构能否在工程实际中应用的一项重要指标，需要从理论上对该机构进行效率的分析.而轮系的功率流情况是进行效率分析的基础.目前对轮系进行功率流分析时，一般采用离散法对轮系的功率流进行判别[2－3]，但此方法在应用上，需要以人工方式判断功率传递的方向，判别过程较为繁琐，容易发生错误，不适用于较为复杂的轮系的功率流分析.

键合图(Bond Graph)理论是20世纪60年代初由美国的H.M.Paynter教授所提出的系统动力学建模统一化方法[4]，经多年的研究及发展[5－10]，已得到了实际应用[11－12].

本文利用键合图功率流动的特点，将键合图理论应用到三轴差动机构功率流的分析中，以得到的三轴差动机构的功率流情况为基础，对三轴差动机构的力矩传递特性进行分析及效率计……