随着我国城市化逐渐地加快,城市排水系统逐年扩大,排水管道中出现堵塞的问题也越来越复杂多变。城市排水系统通畅与否影响着人民的生活和出行安全,但是排水管道中存在多种对人体有害的有毒气体,排水管道尺寸狭窄人工清堵的工作难度大,所以排水管道的清理需要使用机器人代替人进行作业。本文通过分析排水管道中出堵塞问题的原因、国内外管道机器人的研究现状,以及国内外管道机器人的产品现状,发现管道机器人产品中缺少中大型管道（8008）8)～15008)8)),清理硬质废物的机器人。本文设计了能够清理硬质废物（以混凝土为主）并且能够在中大型排水管道中工作的管道清理机器人。本文重点研究了排水管道自适应清理机器人的支撑机构和清理机构。本文设定了在中大型排水管道中清理硬质废物的管道机器人的设计参数,通过对管道机器人的形态进行分类总结,得出自适应形态的管道机器人更适合在中大型排水管道清理硬质废物,并以自适应形态的管道机器人为设计方案进行设计与研究。设计了自适应支撑机构。本文研究分析了当前自适应机器人的支撑机构,发现无论是并联整体控制的支撑机构,还是单独控制的支撑机构都存在在不同尺寸管道中展开工作时重心相对于支撑位置变化,导致机器人不稳定。本文通过研究MIT四足仿生机械狗和Ascento的腿部机构,得出二自由度的支撑机构能够在不同的展开角度时保持支撑位置不变,而且还具有很强的越障能力。结合二者的优点本文设计了二自由度的支撑机构,相对于单自由度支撑机构能够在保持稳定的同时具有很强的越障能力。自适应支撑机构的正逆运动学分析、轨迹规划、动力学仿真分析和静力学仿真分析。本文对支撑机构进行了正逆运动学分析,并对支撑机构进行轨迹规划,以使其能够在排水管道复杂的环境中实现避障功能。本文利用ADAMS对支撑机构进行动力学仿真,验证了规划的轨迹合理性。对不同展开角度的支撑机构在ANSYS Workbench中进行静力学仿真,根据分析结果对支撑机构进行改进设计,保证了支撑机构的强度和刚度。设计了清理刀头,并对刀头的清理能力进行仿真分析。本文研究分析了混凝土破碎方式,并得出在管道中进行硬质废物的清理应该使用机械钻孔切割法,通过对现有的混凝土切割刀具的研究,设计了清理刀头。利用Abaqus Explicit对该清理刀头进行显示动力学分析。根据分析结果对清理刀头进行改进设计。