自行走地下管道掘進機器人系統(tǒng)的設(shè)計與研制.pdf

1、地下隧管道掘進是市政工程管網(wǎng)建設(shè)的主要工作之一。在工程中，由于受到施工場地、道路交通，城市地下已有管道的影響，傳統(tǒng)的盾構(gòu)、頂管法都存在制約當前市政管網(wǎng)建設(shè)發(fā)展新型管壁、急曲線技術(shù)的現(xiàn)象。論文以“十一五”國家重大科技支撐計劃項目-“城市市政隧（管）道自行走式施工技術(shù)和裝備研究”(2006BAJ16B06)為課題，開展自行走掘進機器人相關(guān)理論及關(guān)鍵技術(shù)的研究，對發(fā)展城市地下市政建設(shè)迫切需要的新技術(shù)、新裝備及其施工新技術(shù)的研究與應用具有重要意

2、義。
　　 首先，論文進行了自行走掘進機器人概念設(shè)計。確定了自行走機器人行進的工作原理及方案，進行了機構(gòu)構(gòu)型設(shè)計，根據(jù)機構(gòu)運動鏈及機構(gòu)組成方案比較分析，提出了由兩個串聯(lián)機構(gòu)和一個并聯(lián)機構(gòu)組成的混聯(lián)構(gòu)型。采用構(gòu)型綜合法，自由度特征矩陣圖譜枚舉法，找出與位姿調(diào)整機構(gòu)自由度特征矩陣圖譜相關(guān)的位移子群及位移子流形，初步得到位姿調(diào)整機構(gòu)的4-SPS-1-SP構(gòu)型方案。
　　 其次，建立了并聯(lián)位姿調(diào)整機構(gòu)位置逆解模型和速度映射模型。

3、得到了并聯(lián)機構(gòu)驅(qū)動桿伸長量與動平臺位姿、角度位移與驅(qū)動桿長和平臺轉(zhuǎn)動角速度與驅(qū)動桿位移速度之間的關(guān)系。采用了增加支鏈的方法，得到5-SPS-1SP冗余驅(qū)動的并聯(lián)機構(gòu)，消除了位型奇異。并確定為位姿調(diào)整機構(gòu)方案。
　　 再次，論文進行了掘進推力等主要參數(shù)的計算。進行了樣機機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成了掘進機器人位姿調(diào)整機構(gòu)、主推進機構(gòu)、輔助推進機構(gòu)和增阻機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計。研制出了由掘進頭節(jié)、中節(jié)、后節(jié)、尾節(jié)及壓囊撐阻機構(gòu)、液壓位姿調(diào)整并