目前,当城市排水管道发生堵塞,对排水管道进行清淤和疏通时,仍然由人工来完成,因此设计一种管道清淤机器人很有意义。提出一种牵引式排水管道清淤机器人,机器人通过自主驱动方式运动至管道内部待清淤位置,利用钢丝绳牵引装置拖拽清淤机器人完成对管道内部淤泥的清理工作并运动至窨井井口。对清淤机器人机械结构、控制系统和无线通讯系统三个方面进行了研究。通过对几种驱动方式性能的分析比较,设计了直流电机驱动系统。通过对机器人运动过程中越障能力的建模仿真,选择了轮式行走方式。设计了和管道内壁相切的清淤斗,并完成了对清淤斗举升翻转装置的设计,防止斗内淤泥回流。分析了牵引钢丝绳的牵引形式,建立运动和动力学方程,设计了一种钢丝绳牵引装置。根据机器人的功能要求,设计出一套牵引式排水管道清淤机器人的软、硬件系统。主要包括基于S7-200系列PLC的直流电机调速系统、步进电机正反转控制系统和电动缸伸缩控制系统。机器人采用DTD433MA无线收发模块进行数据的传输。机器人的软件系统采用模块化的流程设计,清淤机器人在完成系统调试之后,顺序执行清淤动作。最后,利用ANSYS软件对清淤举升翻转装置的零部件进行了有限元分析,通过对清淤斗、连杆、电动缸伸缩杆和传动轴工作过程中所受应力和形变的有限元分析,确保设计的清淤举升翻转装置的强度可靠。