管道的探测和维护任务中，由于其工作条件的特殊，对机器人的使用要求越来越迫切。管道机器人既能够大大减少人力，又能够提高工作效率，因而有着广泛的应用前景，故成为世界各国研究的课题。本文通过运动和动力综合提出了一种新型步行式管道机器人的机构，并对其的运动特性做了全面的运动分析和动力学研究，证明了其运用的可能性，为管道机器人的新型本体机构开发利用提供基础的理论。　　本文是在查阅了国内外大量关于管道机器人机构的文献后，结合机构学和仿生学原理，以单自由度的连杆机构作为设计目标，通过机构变异及组合综合出了管道机器人的本体机构，完成机构的型及尺度综合。其创新点在于巧妙地将爬行机构、自锁机构和防逆机构三者相互组合，实现机器人在单自由度下的双向自锁和移动的功能，不但能够完成管道机器人的基本功能，且结构紧凑、控制简单。在其机构的尺度综合中充分考虑西气东输管道这样的背景，做到了质量轻盈，成本低廉。　　在其运动分析中，其方法是使用傅里叶级数的前几项来逼近连杆机构运动函数，其傅里叶级数的系数求解创造性提出了使用蒙特卡罗法，成功地表达了连杆机构的运动函数，且精度完全满足要求，这一方法也为后面的动力学分析获得解析解提供了可能，其方法在工程中具有较大的应用价值。　　在此基础之上，对机器人进行系统动力学分析，得到机器人的真实运动规律和力学特性，为下一步进行优化和样机试验提供理论支持。