本课题名称为“盾构机模块化换刀机器人设计及分析”。主要选题依据及背景为根据企业现有较为常用的泥水平衡盾构机来设计出一款换刀机器人代替人工换刀。　　随着国内隧道施工作业的兴起，盾构施工作业得到了广泛的应用。但是受到国内地层复杂，刀盘刀具磨损等影响，盾构机刀具会产生不同程度的磨损，这样给施工作业，掘进速度带来影响。所以需要对盾构机刀具进行更换，传统的刀具更换方式安全隐患较大，对于换刀作业人员的身体素质要求很高，如果设计制造出一款代替人员更换刀具的换刀机器人，将对盾构机隧道开挖作业提供很大的帮助。传统的换刀方式存在着费用高，周期长，安全性低等缺点，现如今国外已经开始着手对换刀机器人的研究设计，当下我们开始熟悉了解传统的换刀方式以及换刀流程，这将对接下来换刀机器人的设计与分析有很大的帮助，所设计出的换刀机器人也将给隧道开发工作带来很大的帮助。　　本文先通过大量的文献调查，熟悉并了解有关盾构机特别是泥水平衡盾构机的基本结构和工作环境。通过和(NHI)技术人员的不断沟通交流，在盾构机气压舱内设置安放换刀机器人。在不改变盾构机原有结构的基础上，对气压舱进行设计利用，采用了模块化换刀的设计理念，利用辅助导轨做辅助支撑，模块化气液电的自动连接，模块化伸缩与旋转技术，同时根据人工换刀方法，模拟了机器人换刀流程，最终完成盾构机模块化换刀机器人方案分析。　　随后通过对模块化换刀机器人的方案分析完成了对于伸缩旋转模块的设计、辅助导轨的设计、机械手的设计、机械臂方案总成分析，并对机械臂进行了优化设计，对单模块换刀机械臂进行了运动学分析，对机械臂及重要零部件进行了静强度分析，最终完成盾构机模块化换刀机器人的结构设计与分析。