张东阳1，李庆党1,2，杨晓晖1

(1. 青岛科技大学机电工程学院，山东 青岛266100）

(2. 青岛科技大学中德科技学院，山东 青岛266100)

基金项目：山东省科技创新工程资助（2017CXGC0607）

作者简介：张东阳（1996—），男，硕士研究生，主要研究方向为智能制造，zdy_personal@163.com.

通讯作者：李庆党，男，教授，lgd@qust.edu.cn.

摘要：设计了一种可用于盾构机土仓内的机器人末端工具换接装置，对其中的切换模块和锁紧模块进行了受力分析，用NX10.0软件建立了换接装置的三维实体模型，采用ANSYS与ADAMS软件联合仿真方法建立换接装置的刚柔耦合模型，并进行动力学仿真分析，得到锁紧钢球的运动曲线及危险节点的应力变化曲线，验证了该换接装置的可行性和合理性。

关键词：盾构机；机器人；换接；刚柔耦合；仿真分析

中图分类号：TH112   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)04-0034-04

近年来，在城市地铁建设中,盾构施工法因其具有良好的防渗漏性、施工安全快速、对周围环境影响小等优点，已成为地铁施工的主要方法之一，并给实际工程带来了极大的便利［1］。盾构施工中，刀具会有一定程度的磨损，需要开舱进行刀具的检查与更换。目前盾构机换刀工作为人工换刀，且是带压开舱换刀［2］。带压换刀时，土仓内封闭、高温、高压的恶劣环境给换刀工作人员带来了极大的影响，地下工作、空间狭小也限制了出险后工作人员的逃生，存在安全隐患，工作人员的生命安全没有保障，因此研究一种自动换刀方式以代替人工换刀迫在眉睫。

机器人具有自由度高的特性，可以很好地代替工人完成繁琐的换刀工作。换刀过程中任务的多样性需要机器人根据工作需要自动更换末端工具，以便在一次进舱中完成多种工作任务［3］，提高换刀效率。

综上所述，本文设计了一种机器人末端工具换接装置，其具有换接准确平稳、锁紧可靠、防故障自锁等特点，适用于盾构机土仓内封闭、高温、高压、空间狭小的工作环境。