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课题介绍随着航运事业的日益发展，船舶触礁以及船舶间的碰撞等引起的沉船事故屡屡发生[1]。船只沉没之后，成为名副其实的“水下暗礁”，给来往航行船舶的安全带来很大威胁，严重降低了航道的通行效率。因此，提高打捞效率，快速清除航道中的沉船，对我国的交通运输和经济发展具有重要的现实意义[2]。同时随着我国现代化的不断发展，国家信息化的不断要求，铺设全国的电信网络城市电信网络入地改造等要求。一种取代人工打捞和挖孔的机械成为社会发展的迫切要求。本课题的研究设计自走式攻泥器就是利用仿生原理，设计一个利用液压传动的穿行于海底淤泥和陆地土壤实现钻孔、行走和拖缆等动作的机器。6278
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2 课题的研究意义
我国目前在沉船的打捞方面普遍采用传统的打捞方法，即主要是以潜水员个人的体能和经验为基础的潜水作业。在沉船底部进行穿千斤是打捞沉船作业中的关键工序，目前普遍采用手动攻泥器，由潜水员手工操作。由于水下环境恶劣，故操作困难、安全性差、效率低而耗时长，从而影响打捞效率且提高了打捞成本。在城市中, 跨越道路铺设下水道, 地下电缆和煤气管道, 目前通常采用大开挖方式施工, 即把完好的路面挖开, 铺设管道后, 再修复路面。由于路面开挖, 交通中断, 这对交通繁忙的现代化城市, 是一个非常严重的问题。采用非开挖施工方式, 前景非常诱人[3]。对于本课题研制的自走式攻泥器，它能完成钻孔、行走、拖缆等动作。可以很好的完成在浅层成孔与穿线工作，既不破坏环境，也没有阻拦交通，可极大地提高效率，降低风险，节省成本。在海底它也能很好的实现穿千斤的工作，不止提高了工作效率，在危险的海底环境里也很好的保障了人生安全，降低了工作风险，节约了成本。
本课题的研究内容主要包括攻泥器总体配置方案设计、行走机构设计与计算、顶推与拖曳设计运动控制方案设计、钻具方位与俯仰角度的调整机构设计。首先对于攻泥器的总体设计系统设计要可靠，操作简便，文护方便；部件设计要准确，计算与分析要完整。
攻泥机器人的蠕动爬行机构类似管内爬行机器人的运动机构, 因为当拱泥头向前运动后所形成的泥壁可以看作是“管壁”,所以可以借鉴管内爬行机器人的一些设计方法。考虑到拱泥机器人蠕动转向机构在每个运动周期内转向节的两个平台交替实现定、动作用，这也是该机构的关键之处。为了使问题描述得更为清晰，将与前支撑节固联的平台称作前平台，与后支撑节固联的平台称作后平台。为了实现攻泥器的蠕动，蠕动机构包括径向鼓缩机构、轴向伸缩机构，还有处于两节之间的可以调整方向的柔性机构。
（1）径向鼓缩机构
在每节躯干表面有一个起保护作用的“外胎”和若干个有弹性的橡胶皮套“内胎”。当控制系统给“内胎”充入水基工作液，躯干表面会因为工作液的注入而从圆柱形变为橄榄形，以增大躯干直径的方式，径向挤压泥土孔壁来获得自身的稳固力。当停止对某一节供压时，“内胎”的回弹性和工作环境压力使“内胎”中的介质放出，使其失去自身稳固力，为轴向移动作准备。
（2）轴向伸缩机构
当控制系统给某一节发出移动指令时，向蠕动油缸的大腔充油，固定在内套上的活塞和活塞杆不动，压力油使缸套连同外滑套向左作轴向移动，走完全部行程后停止，使鼓缩的“内胎”再次膨胀，完成一节躯体的一次蠕动过程。
（3）方向调整机构
要使攻泥器能按预设的穿引路线行进，需对攻泥方向进行调节。为此在节与节之间设置一个柔性环节。这个机构主要是为了攻泥器方向调节而设定的。