简小刚，朱能炯（同济大学机械与能源工程学院，上海201804）

自平衡多螺旋钻地机器人研究

简小刚，朱能炯
（同济大学机械与能源工程学院，上海201804）

针对国内外钻地机器人的研究现状，提出了一种自平衡多螺旋钻地机器人，阐述了其总体结构与工作原理，对机构转速、螺旋倾角和土升角等参数作了分析计算，并借助ANSYS-W Or k b e n c h软件对螺旋机构钻进时的土壤变形流动情况作了动力学仿真.分析结果表明，该钻地机器人通过左旋螺旋机构和右旋螺旋机构的组合有效实现了在土壤中钻进和转向的功能，为今后改装应用奠定了基础.

钻进；转向；自平衡多螺旋钻地机器人

钻地机器人是一种可在土壤环境中运动，执行穿孔、探测、取样、搜救等任务的特种机器人，由本体结构、探测系统、供能单元、控制系统等构成，一般要求其体积小，自推进、可转向，运动灵活，操控方便等.钻地机器人的本体结构既可搭载传感器，又能够按预定轨迹在土壤中钻掘行进，这就需要有一套能够适应特定土壤环境的有效钻进和转向机构.当前，国内外已针对各种地下钻探任务对钻地机器人展开研究，但多数尚处于理论研究或试验阶段.

要在土壤中按规划轨迹钻进，钻地机器人必须同时满足钻进和转向两个功能.表1为各种钻地机器人钻进方法的比较与分析：反复冲击挤压式钻地机器人轴向尺寸大，转向半径大，冲击振动影响大，多用于非开挖工程领域；仿生蚯蚓类钻地机器人可在体节之间设置轴向伸缩机构以控制前进与转向，但钻进效率与可靠性较差［1］；……