“穿地龙”机器人是一种可在土中自行行走的装置。它由计算机控制，在地表的一端进入土中，按预定设计的轨迹前进，行进中可以随时改变方向绕过障碍物或修正偏差，最后，从地表的另一端指定位置穿出。它主要能够实现PE或PVC管、电缆、光缆等管线的地下铺设。“穿地龙”机器人属特种作业机器人，在利用非开挖技术进行地下管线铺设方面具有广阔的应用前景。 本文的研究工作是结合黑龙江省科学技术计划(攻关)项目“穿地龙”机器人样机研制开展的。针对机器人土中作业环境的特点，主要进行了机器人总体结构、检测及控制系统、位姿检测系统、误差分析及误差的补偿等相关问题的研究工作。 论文介绍了国内外气动冲击矛技术和钻孔导向仪的发展现状，并分析了轨迹可控的气动冲击矛的检测装置的发展现状。 通过对当今国内外小直径地下管线典型施工钻孔方案的分析，得出将转向力矩的产生移至土中机器人本体上的“穿地龙”机器人总体方案。 通过对“穿地龙”机器人检测及控制系统的结构的分析研究，得出了检测与控制系统建立过程中的几个关键问题，提出了采用多传感器检测机器人在土中位置与姿态的方法，同时设计了光电检测装置硬件电路，取得了较好的效果，为进一步进行“穿地龙”机器人研究工作提供了新的条件。 讨论了“穿地龙”机器人位姿检测系统的误差的种类及来源，并对其进行详尽仔细的分析研究。 以“穿地龙”机器人检测系统的各种误差为根据，进行有效的误差补偿，从而保证了机器人具有良好的姿态调节能力。通过试验结果表明，可以保证机器人在土中按照预定的轨迹行走，完成穿孔作业任务。 论文最后进行了“穿地龙”机器人样机的实验研究。通过对“穿地龙”，机器人直线与曲线样机的陆上空载、测力与土中钻孔实验，可以得出：直线钻孔样机达到了国内外同类同规格产品的技术性能指标，可以推向工程化使用；曲线钻孔样机实现了一定曲率轨迹的钻孔作业，如再进行下一步的工程化设计，能够推出超过现有产品技术水平的轨迹可控的机器人产品。