作为特种机器人的一种,管道机器人能够进入到人所不及、环境复杂的埋地管道内,完成管道焊缝检查、腐蚀、泄漏检测及管道清洗等作业。本论文是结合大庆高新开发区创新基金研发项目“排水管道清淤装置的研制”(项目编号:DQGX07YF001)这一课题下完成的。在完成课题的过程中,采用了理论研究、虚拟样机仿真实验和物理样机实验相结合的方法。以在较大直径管道(φ400～550mm)内爬行的机器人为研究对象,分别对管道机器人的管径适应调节性、弯道通过性和拖动力三个方面的理论问题进行了深入研究。针对管道机器人在行走过程中管径适应性问题,综述了几种管径适应调节机构,并利用数学建模的方法对它们进行了性能方面的分析比较;提出了一种新型管径适应调节机构——平行四边形弹性腿,并利用ADAMS进行了优化设计。针对弯道通过性问题,对管道机器人在弯道处的尺寸限制进行了分析;建立相应的矩阵方程,得到了管道机器人通过弯道的轨迹;利用仿真实验的手段验证了管道机器人的弯道通过性。针对拖动力不足的问题,分析了管道机器人在行走过程中所受的阻力,提出了一种新型行走驱动机构——行走驱动臂,以提高管道机器人的整体拖动力。最后,结合上述的平行四边形弹性腿调节机构和行走驱动臂机构,提出了一种管道机器人整体设计方案,研制了物理样机。