“穿地龙”机器人转向机构虚拟样机研究

“穿地龙”机器人是一种特种机器人,主要由锥形头部、转向机构、冲击装置三部件组成,能够实现PE或PVC管、电缆、光缆等中、小直径管线的地下非开挖铺设,有广泛的应用前景和开发价值。文中介绍了“穿地龙”机器人的转向机构,叙述了该机构中头部的摆动原理,建立了头部质心的运动方程,并运用虚拟样机技术对转向机构进行了虚拟装配和对头部质心的运动进行了仿真研究,可得出虚拟装配无

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“龙” 穿地机器人机构虚样机研 转向拟究张忠林安宏涛王立权一余志伟 -。。。 】 .哈尔滨工程大学机电工程学院，哈尔滨 I 0 0,. 50 12哈尔滨工程大学图书馆，哈尔滨 I 0 0 ( 51

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1前

言

“穿地龙”器人是一种特种机器人。理想状态下可机 I .在土中克服阻力自主行走。它主要由锥形头部、转向机

钻进方向按需要改正；。 “穿地龙”器人转向机理借鉴了可控气动矛的转向机机理，而头部转向靠机器人本体 J转向机构来完成 .现 实方向可控。2“穿地龙”机器人转向机构设计

构、冲击装置。件组成，部能够实现 P E或 P VC管、电缆、 光缆等中、直径管线的地下非开挖铺设，很大的应用小有前景和开发价值。 目前，只有

德国公

“穿地龙”器人的转向可以靠调整头部的转向角来机实现转向机构如图 2所示。其头部的摆动靠气缸来驱动，头部摆动轴 5运动，绕头部的转动是靠旋转马达来驱动，沿头部旋转轨道 1 1运动，实现头部关节两个自由可度运动，以及头部各个方向的姿态变化 . .1 2 3 5 7 8 9 1 I 21 4I 6 7 4 6 0 I1 3I 5 1 I

司可提供方向可控气动矛，国 T德 T公司于 20 0 0年率先推出了种轨迹可控的定向气动矛，具有代表性。一

它的转向 T作原理如图 1=所示 .南操作人员反馈冲击矛的位姿参数，如需要调整前进轨迹，则陆七作者施力旋操转导向管 .扭矩传递至头部转向机构，将驱动锥形头部摆过一定的角度，实现了前进轨迹的改变。 德闰制造厂商 E s公司也推出了一种可控导向冲 si g击矛 . C 9 Z型 .为 M8在钻具前端安装有一斜面锤砧 .使可基金项目：电江右科技攻关项目(0 11 10 0黑 2 0 00 0 5 0

图2“穿地龙”机器人转向机构I心锥头 .空安装板缸固定销

2 .芯 3盏 4杆座传递端拉 I气缸 2

5动轴 6杆同摆拉 1精道 0 1气 4

定销 7杆拉

8钉自装置 9 .销锁拉杆与气缸连接销 I旋转轴尾睦 3 I{这 7_ I 达连接轴 6

1.轴固定轨道 1旋转I. 5气缸固定坐

机槭工程师 20年第 4 I 7 07期 1

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