近些年随着各国科技的不断发展,人工智能已成为当今时代发展的潮流,随着各行各业不断的发展,机器人技术已经得到了较大的发挥,同时机器人技术也是衡量一个国家科技发展的重要指标。因此,国内外很多学者对此进行了深入的探讨和研究,但是机器人技术还有很大的发展空间,许多国家的机器人技术已经具有了很高的水平,例如:美国.日本,德国等。但是很多发展中国家的机器人技术仍然处于落后状态,此现象导致发展中国家的制造业和高精度加工产业远远落后于其他国家。中国的机器人近些年得到了较大的发展,现在国内有很多机器人的知名公司如新松机器人公司,富士康科技集团等。随着我国经济的发展,货物的流通量与日俱增,隧道的安全成为货物运输的一个重要影响因素。隧道在运输车辆日久天长的通行和周围土层压力的变化下,导致隧道内衬发生轻微形变。例如,隧道附近进行大规模的土层挖掘和深坑基建就会间接造成隧道内衬形变,日积月累下最终会导致隧道内衬坍塌或者变形,影响隧道安全从而间接造成货物运输困难,提高了货物运输危险系数,为了消除这种隧道安全隐患,需对隧道二衬的混凝土进行环切。通过环切切断隧道内衬混凝土中的钢筋与防水材料混合体,清除形变的隧道二衬,并重新构建内衬混凝土以达到修复的目的。针对此问题设计一种四自由度隧道内衬环切机器人。(1)通过对环切隧道内衬工作任务的分析,确定四自由度切割机器人关节的类型。进行正逆运动学建模,通过正运动学方程,可以分析出机器人的作业空间范围,从而判断机器人是否能完成切割任务。(2)建立隧道环截面数学模型,采集隧道内衬环截面坐标,利用最小二乘拟合算法拟合出隧道环截面模型。根据切割工艺要求推导切割路径,进行实验数据验证。(3)切割机器人控制系统,硬件:伺服驱动和基于DSP的运动控制卡,给出硬件的结构原理图和电气原理图。软件:基于MFC平台开发,给出软件功能图和一些算法流程图。