地下管线作为城镇建设的重要基础设施之一,给人类生活带来极大的便利。然而,由于环境腐蚀、材料老化、施工质量等原因,不少管道存在破损、穿孔甚至断裂,造成了巨大的经济损失和严重的环境污染。由于管道这一环境的特殊性,靠人工进入管道实施作业是不现实的。而管道机器人可以携带各种作业仪器进入管道进行检测、维护、修复等工作,是一种针对管道问题的高效解决方案。因此,对管道机器人进行开发与研究具有十分重要的经济意义与工程应用价值。本文针对一类典型管道检测机器人的控制系统展开研究,首先根据管道机器人工作特点和项目要求,提出了目标控制系统的三层结构模型,分析了控制系统设计的关键技术,并依照三层结构模型,给出了目标控制系统的硬件组成,详细讨论了功能层主控板的PCB设计和主要外围模块的编程接口设计。其次,根据管道机器人的通讯特点,设计了一套可靠高效的指令通讯机制。同时,结合目标机器人的机械特征,对机器人的运动控制策略进行研究,并重点分析了自平衡策略和放射源中心定位策略的实现原理。在此基础上,开展了接口层、通讯层和功能层的程序设计。最后,对控制系统的关键模块进行测试验证,并从理论上分析了目标控制系统的驱动能力。本文在详细阐述了目标控制系统的组成结构和软硬件设计过程的基础上,测试分析了控制系统的功能,测试结果表明本文设计的控制系统各模块性能良好、通讯稳定,能满足可靠性、扩展性和实用性等工程技术要求。