本書研究的管道施工機械手是用于城市建設(shè)中大型地下管網(wǎng)施工的現(xiàn)代化機械設(shè)備，針對管道施工現(xiàn)場情況，設(shè)計了帶有自鎖功能、以挖掘機為載體的管道施工機械手。機械手具有4個自由度，借助于挖掘機，可以實現(xiàn)管道在空間范圍內(nèi)的姿態(tài)調(diào)整。聯(lián)合采用Solidworks、Ansys、Adams軟件建立機械手虛擬樣機，虛擬樣機采用剛-柔耦合建模方式，為了避免冗余約束的產(chǎn)生，創(chuàng)新性的提出了在模型導(dǎo)輪之間添加過渡軸，為了解決傳統(tǒng)添加摩擦力方法不能準(zhǔn)確時時跟蹤摩擦力的變化的問題，采用添加外力等效運動副中的摩擦力的方法。設(shè)計開發(fā)了機械手的光電定位系統(tǒng)，分別建立了單靶定位、雙靶定位和三靶定位時光電定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對光電定位系統(tǒng)進行了仿真并打靶試驗。針對管道施工機械手多輸入、多輸出的非線性、強耦合的系統(tǒng)特征，設(shè)計了一種基于RBF的10輸入、5輸出的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，利用改進的遺傳算法對隸屬函數(shù)和模糊控制規(guī)則進行優(yōu)化，并對控制器進行了仿真與實驗研究。該機械手的研究與開發(fā)能有效減少管道施工的傷亡事故，提高管道施工的效率，使管道施工與現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)有機結(jié)合，具有顯著的推廣應(yīng)用價值。