管道机器人三轴差速器性能测控系统

陈宏钧，鲁思兆，姜生元，张晓华
哈尔滨工业大学电气工程学院，黑龙江哈尔滨

北华大学机械工程学院，吉林吉林

摘　　　要：为了测试新研制机械自适应管道机器人的三轴差速器性能，根据测试要求，设计了基于ＡＲＭ和ＦＰＧＡ的测试和控制系统。由ＡＲＭ完成整个系统的控制和数据的存储，而ＦＰＧＡ完成７路码盘信号的鉴相和计数。介绍了正交脉冲鉴相、ＦＰＧＡ多轴同步计数及其与ＡＲＭ的接口、数据存储系统等部分的硬件电路设计。与传统的微控制器外扩专用计数芯片相比，ＡＲＭ＋ＦＰＧＡ的方案不但能够减少外围接线的复杂程度，提高系统的可靠性，降低功耗，还能减小控制系统的体积。通过实验验证了所设计的测试和控制系统达到了所设定的测试和控制要求。

关　键　词：三轴差速器；测试系统；管道机器人

１　引　言
在管道机器人应用中，不同驱动轮的差速运行对提高系统的工作效率和通过性能十分关键［１］。当管道机器人在不规则或弯管中行走时，因为每个驱动轮实际行走的距离不同，使某些驱动轮实际上变成了制动轮从而产生滑动摩擦，不仅降低了有效的拖动力，而且还因为各轮之间的寄生功率循环加剧了内部元件的功率消耗和驱动器的快速磨损。因此，针对这个问题，哈尔滨工业大学邓宗全教授等提出了一种由单电机输入，同时带动周向的多个驱动轮转动，并且每个驱动轮转速可以由周围环境决定的驱动系统，即具有机械差速功能的驱动系统—三轴差速器［２］。评估三轴差速器的性能，需要根据测试要求对管道机器人进行控制，在机器人运行过程中同步采集各个驱动轮和从动轮的转动角度、系统的驱动功率、张紧力等工艺参数，为评估提供依据。本文根据管道机器人的测试和控制要求，提出了测试和控制系统方案设计。

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