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穿地龙机器人转向机构设计与校核

中国机械工程 2006年第6期17卷 580-583页

作者：张忠林孟庆鑫汪学清王华哈尔滨工程大学哈尔滨150001

通过对国内外非开挖技术中的方向可控气动冲击矛转向机理的研究,提出了穿地龙机器人转向机构的设计方案,运用有限元计算方法校核了机器人头部和转向机构关键零部件的强度,理论与实验分析和校核结果表明了该转向机构设计的可行性。研究... 详细信息

通过对国内外非开挖技术中的方向可控气动冲击矛转向机理的研究,提出了穿地龙机器人转向机构的设计方案,运用有限元计算方法校核了机器人头部和转向机构关键零部件的强度,理论与实验分析和校核结果表明了该转向机构设计的可行性。研究结果可为穿地龙机器人的总体设计提供参考。

关键词：穿地龙机器人非开挖技术有限元方法转向机构

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穿地龙机器人液压冲击本体的技术研究

机床与液压 2005年第10期33卷 89-92页

作者：王茁孙立宁孟庆鑫王立权哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学机电学院黑龙江哈尔滨150001

介绍了穿地龙机器人液压冲击本体机构与系统组成,阐述了工作原理,设计了单片机控制的高速开关阀系统,建立了液压冲击本体的数学模型,初步确定了冲击本体的结构参数,为样机的制造打下了基础。

关键词：穿地龙机器人液压冲击数学模型结构参数

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穿地龙机器人液压冲击与转向机构研究

机械设计 2022年第9期39卷 42-45页

作者：李文华张英杰张铁柱李文凯董浩辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000

针对国内外已有非开挖技术中的方向可控气动冲击矛能源消耗率高的问题,设计了一种新型的穿地龙机器人冲击与转向机构,研究穿地龙机器人在非开挖状态下的地下穿孔工作机理。制定了差动式液压缸作为动力源的冲击方案,用以完成同一动力源... 详细信息

针对国内外已有非开挖技术中的方向可控气动冲击矛能源消耗率高的问题,设计了一种新型的穿地龙机器人冲击与转向机构,研究穿地龙机器人在非开挖状态下的地下穿孔工作机理。制定了差动式液压缸作为动力源的冲击方案,用以完成同一动力源对机器人在直线穿孔作业和曲线穿孔工作两种状态下转向的驱动功能,保证穿地龙机器人的工作质量,增强机器人运行整体协调性。此结构的设计具有创新性,为非开挖技术提供了新的设备支持。

关键词：穿地龙机器人液压冲击转向机构液压控制

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穿地龙机器人系列化关键技术研究

穿地龙机器人系列化关键技术研究

作者：张波哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

穿地龙机器人是一种可在土中挤压穿孔前进的装置。它由计算机控制，在地表的一端进入土中，按预定设计的轨迹前进，前进中可以随时改变方向绕过障碍物或修正偏差，最后，从地表的另一端指定位置穿出。它主要能够实现PE或PVC管、电缆、... 详细信息

穿地龙机器人是一种可在土中挤压穿孔前进的装置。它由计算机控制，在地表的一端进入土中，按预定设计的轨迹前进，前进中可以随时改变方向绕过障碍物或修正偏差，最后，从地表的另一端指定位置穿出。它主要能够实现PE或PVC管、电缆、光缆等管线的地下铺设。穿地龙机器人属特种作业机器人，在利用非开挖技术进行地下管线铺设方面具有广阔的应用前景。本论文“穿地龙机器人系列化关键技术研究”是结合黑龙江省科学技术计划(攻关)项目——“穿地龙机器人样机研制”开展的。在前期研究的基础上，针对穿地龙机器人系列化研制的关键技术问题，主要进行了穿地龙机器人系列化的设计方案、冲击机构的系列化设计、本体机构的密封、转向机构、姿态测量等相关问题的研究工作。论文介绍了国内外气动冲击矛技术和钻孔导向仪的发展现状，并分析了轨迹可控的气动冲击矛的检测装置的发展现状。在前期研制的基础上，对穿地龙机器人系列化的设计方案进行了研究，包括穿地龙机器人总体构成、穿孔作业的特点、检测与控制方案、气压传动系统的设计等内容，依据压力损失进行了穿地龙机器人穿孔长度的确定，并对气动冲击机构的充气时间进行了分析，确定出了穿地龙机器人冲击机构系列的管道直径与冲击机构的内腔直径，为穿地龙机器人系列化的研究提供了一定的数据。对穿地龙机器人气动冲击机构的系列化设计进行了研究，通过对穿地龙机器人气动冲击机构的结构及原理的分析与设计，讨论了冲击机构的配气面积函数，建立了冲击机构无量纲动力方程，进行了气动冲击机构的相似设计，得出了穿地龙机器人系列冲击机构主要设计参数，同时进行了穿地龙机器人转向机构的设计，实现了穿地龙机器人土中穿孔作业的转向，达到了穿地龙机器人穿孔作业的冲击、转向一体化。对穿地龙机器人冲击机构的密封进行了研究，分析了O形圈密封结构与性能，进行了密封尺寸的确定，深入研究了气动冲击机构的动密封，采用迷宫式和活塞式密封方式进行了它的动密封设计，有效地阻止了气体的泄漏，能够使冲击机构在较小的气压(≥0.4 MPa)任意的起动并形成稳定的振动，并保证了活塞稳定振动所需的气量。最后，以数字罗盘进行穿地龙机器人本体位姿检测的研究，并对穿地龙机器人样机进行了空载运动、本体位姿测量、转向机构转动、室外实土穿孔实验，进行了理论的验证。

关键词：非开挖技术穿地龙机器人系列化气体密封位姿检测

基于PWM高速开关阀控制的穿地龙机器人液压驱动系统的研究

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液压与气动 2005年第5期29卷 4-7页

作者：王茁孙立宁孟庆鑫王立权哈尔滨工程大学机电学院哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学机电学院黑龙江哈尔滨150001

介绍了穿地龙机器人的总体设计方案,进行了基于PWM高速开关阀控制的液压驱动系统的设计,建立了数学模型,进行了系统的动态响应仿真与分析,得出此液压系统能够保证冲击活塞以可以调整的冲击频率与冲击能进行稳定振动的结论。

关键词：穿地龙机器人 PWM 高速开关阀液压驱动

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基于气动的穿地龙机器人的研制

液压与气动 2006年第12期30卷 25-28页

作者：王茁张波孟庆鑫哈尔滨工程大学机电学院

通过穿地龙机器人液压与气压传动方案的简要比较,确定穿地龙机器人的研制采用气动方案。介绍了机器人本体结构,以活塞行程最短为目标函数进行了冲击机构的优化设计,采用牙形离合器与双活塞式气缸结构进行转向机构的设计。采用二级计算... 详细信息

通过穿地龙机器人液压与气压传动方案的简要比较,确定穿地龙机器人的研制采用气动方案。介绍了机器人本体结构,以活塞行程最短为目标函数进行了冲击机构的优化设计,采用牙形离合器与双活塞式气缸结构进行转向机构的设计。采用二级计算机控制系统实现机器人穿孔作业的自动控制。最后,进行了穿地龙机器人样机的加工制造与实验。实验结果表明:样机基本上达到了设计技术指标。

关键词：穿地龙机器人气动冲击机构转向机构控制系统性能实验

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穿地龙机器人气动冲击机构动密封的研究

润滑与密封 2006年第6期31卷 17-19页

作者：王茁孙立宁张波孟庆鑫哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001 吉林化工学院吉林吉林市132022 哈尔滨工程大学机电学院黑龙江哈尔滨150001

介绍了穿地龙机器人气动冲击机构动密封的组成,分别对其梯形沟槽迷宫与活塞环密封方式进行了研究,确定了具体设计参数。经实际检验,采用这种密封能够有效阻止气体的泄漏,使冲击机构在较小的气压(≥0.4 MPa)下任意地起动并形成稳定的振动... 详细信息

介绍了穿地龙机器人气动冲击机构动密封的组成,分别对其梯形沟槽迷宫与活塞环密封方式进行了研究,确定了具体设计参数。经实际检验,采用这种密封能够有效阻止气体的泄漏,使冲击机构在较小的气压(≥0.4 MPa)下任意地起动并形成稳定的振动,保证了机器人前进所需的驱动力,并使得机器人的穿孔作业操作方便、灵活。

关键词：穿地龙机器人气动冲击机构动密封

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穿地龙机器人气动冲击机构的分析与优化设计

中国机械工程 2009年第23期20卷 2816-2820页

作者：王茁张波石东兵郭瑞哈尔滨工程大学哈尔滨150001

通过对穿地龙机器人作业方式与轨迹可控冲击矛作业方式的简要比较,确定了穿地龙机器人的气动冲击机构,建立了数学模型,对其运动过程进行了数值模拟求解;分析了活塞各段位移与质量对输出参数———冲击能、振动频率、冲击速度、回撞速度... 详细信息

通过对穿地龙机器人作业方式与轨迹可控冲击矛作业方式的简要比较,确定了穿地龙机器人的气动冲击机构,建立了数学模型,对其运动过程进行了数值模拟求解;分析了活塞各段位移与质量对输出参数———冲击能、振动频率、冲击速度、回撞速度的影响,指出参数之间相互联系、相互制约的关系;以冲击活塞行程为目标函数进行了冲击机构的优化设计,得到了优化设计参数;进行了冲击机构冲击力、振动频率等性能参数的测试试验,验证了优化设计结果的合理性。

关键词：穿地龙机器人气动冲击机构优化设计性能试验