穿地龙机器人是一种可在土中挤压穿孔前进的装置。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，前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。本论文“穿地龙机器人系列化关键技术研究”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。在前期研究的基础上，针对穿地龙机器人系列化研制的关键技术问题，主要进行了穿地龙机器人系列化的设计方案、冲击机构的系列化设计、本体机构的密封、转向机构、姿态测量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。在前期研制的基础上，对穿地龙机器人系列化的设计方案进行了研究，包括穿地龙机器人总体构成、穿孔作业的特点、检测与控制方案、气压传动系统的设计等内容，依据压力损失进行了穿地龙机器人穿孔长度的确定，并对气动冲击机构的充气时间进行了分析，确定出了穿地龙机器人冲击机构系列的管道直径与冲击机构的内腔直径，为穿地龙机器人系列化的研究提供了一定的数据。对穿地龙机器人气动冲击机构的系列化设计进行了研究，通过对穿地龙机器人气动冲击机构的结构及原理的分析与设计，讨论了冲击机构的配气面积函数，建立了冲击机构无量纲动力方程，进行了气动冲击机构的相似设计，得出了穿地龙机器人系列冲击机构主要设计参数，同时进行了穿地龙机器人转向机构的设计，实现了穿地龙机器人土中穿孔作业的转向，达到了穿地龙机器人穿孔作业的冲击、转向一体化。对穿地龙机器人冲击机构的密封进行了研究，分析了O形圈密封结构与性能，进行了密封尺寸的确定，深入研究了气动冲击机构的动密封，采用迷宫式和活塞式密封方式进行了它的动密封设计，有效地阻止了气体的泄漏，能够使冲击机构在较小的气压(≥0.4 MPa)任意的起动并形成稳定的振动，并保证了活塞稳定振动所需的气量。最后，以数字罗盘进行穿地龙机器人本体位姿检测的研究，并对穿地龙机器人样机进行了空载运动、本体位姿测量、转向机构转动、室外实土穿孔实验，进行了理论的验证。