管道运输主要应用于石油、化工、冶金等行业,可连续、大量、安全的输送液体、粉体或气体物资。随着我国工业现代化的发展,管道运输得到更加广泛的应用,对管道自身也提出了更高的要求。由于管道使用条件以及外部环境因素的影响,不可避免会发生腐蚀磨损、变形泄漏等问题,因此定期对管道进行检测维护就显得极为关键。本文针对氧化铝溶出套管等复杂工业管路环境,设计一种自适应内支撑式管道检测机器人,该机器人具备自适应变径、越障、转弯等运动特性,可用于复杂工业管道缺陷检测。主要研究内容如下:（1）采用模块化对管道机器人主体结构进行设计。基于模块化设计思想,将机器人划分为前置检测单元、驱动爬行单元、适应变径单元以及机身固定单元四大模块。其中前置检测单元利用相机配合激光发射器实现管内实时作业检测任务;驱动爬行单元采用三组120°等径分布履带式结构设计,利用电机独立全驱方式进行驱动,结构简单、操作方便;适应变径单元采用主被动结合的变径方式,变径范围为275mm-355mm,增加机器人对不同管径的适应性。各模块相互配合,互不干扰,完成所需的管道检测任务。（2）建立机器人管间运动模型,分析管道机器人动态特性。首先建立机器人管内运动力学模型,分析机器人管内运动阻力、封闭力以及弹簧预紧力对机器人运动影响,得出机器人管间运动方程,用以描述和求解机器人管间运动状态。其次对机器人管内越障和过弯特性进行动力学模型建立,利用坐标转换法分别对机器人越障状态和过弯状态进行分析计算,从而为验证机器人结构设计的合理性提供理论依据。（3）建立三维模型,进行虚拟样机仿真实验。利用Solid Works建立机器人三维模型,并通过ADAMS运动仿真软件对机器人进行虚拟样机仿真实验。通过仿真实验分析,验证了机器人理论分析的正确性。（4）机器人检测装置研究。根据常见的管道检测技术,结合机器人运动机构的结构设计特点,提出了适合内支撑式管道机器人的检测方法—激光成像法,设计了柱形检测装置。该装置具有成像范围广、检测精度高等特点。