“特种掘进”机器人是一种能够进行地下特种作业的装置,可以按照预先规划的路径由地表的一端进入土中,行走过程中可以实现半径约为6m的小曲率半径转弯,绕过障碍物,纠正偏差,最终从地表的另一端穿出。特别是,当机器人在地下出现故障而无法继续前进时,可置于脱困状态,通过自身径向尺寸的减小,退回到地面进行维修。“特种掘进”机器人可以应用于工程救援、抢险,考古文物挖掘,市政地下管道铺设、检修,以及军事上应用等,属于特种机器人。　　 本文旨在设计一种直径300mm可实现地下自掘进和小曲率半径转弯的土中特种作业机器人。文章主要从机器人的概念、原理和流程设计,机构组成方案,运动学正反解、动力学分析、机械结构设计和关键结构静力学分析,机器人的导航方案及导航辅助系统设计等方面进行研究。　　 首先,论文从国内、外一些相关地下施工技术的发展现状出发,归纳了该特种掘进机器人的特点及研究意义,同时,论文简单阐述了并联机构的发展概况。　　 接着,论文进行了特种作业机器人的概念设计。根据特种机器人的工作原理,提出了由串联推进机构和并联调姿机构组成的混联构型,对构型进行了运动学和动力学分析与仿真,并且比较了几种可行撑阻机构的优缺点,最终确定连杆增益方案为本文的研究方案。　　 然后,论文介绍了特种掘进机器人的工作状态,对工作推力进行了计算,通过对比几种推进方式的优缺点,确定选择液压缸的推进方式,并进行了相应的液压缸和液压泵站选型,同时完成了机器人的三维机械结构设计。　　 之后,论文对机器人的关键结构进行了静力学分析和结构优化。主要包括对机器人的撑阻壳体和推动杆静力学分析,找出它们应力和变形最大的部位、应力集中的部位,对进行相应的结构优化。　　 最后,对机器人导航策略进行了分析,比较可行导航方案的优缺点,最终确定使用陀螺仪导向系统,并重点对陀螺仪导航方案存在的累积误差问题设计了导航辅助装置,同时对辅助装置进行调试试验,分析所得到的实验数据,改进导航线路的拟合方法。