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。

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。

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.