自行走地下管道掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制.pdf

1、地下隧管道掘進(jìn)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(dāng)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(jì)劃項(xiàng)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(jìn)機(jī)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(yīng)用具有重要意

2、義。
　　 首先，論文進(jìn)行了自行走掘進(jìn)機(jī)器人概念設(shè)計(jì)。確定了自行走機(jī)器人行進(jìn)的工作原理及方案，進(jìn)行了機(jī)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈及機(jī)構(gòu)組成方案比較分析，提出了由兩個(gè)串聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)并聯(lián)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)位置逆解模型和速度映射模型。

3、得到了并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)桿伸長量與動(dòng)平臺(tái)位姿、角度位移與驅(qū)動(dòng)桿長和平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與驅(qū)動(dòng)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(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，消除了位型奇異。并確定為位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)方案。
　　 再次，論文進(jìn)行了掘進(jìn)推力等主要參數(shù)的計(jì)算。進(jìn)行了樣機(jī)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成了掘進(jìn)機(jī)器人位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)、主推進(jìn)機(jī)構(gòu)、輔助推進(jìn)機(jī)構(gòu)和增阻機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。研制出了由掘進(jìn)頭節(jié)、中節(jié)、后節(jié)、尾節(jié)及壓囊撐阻機(jī)構(gòu)、液壓位姿調(diào)整并