管道缺陷的精确定位关系到管道检测的成败,而准确的里程测量是管道缺陷精确定位的重要依据。当前常采用里程轮法进行里程测量。在实际的里程测量中,里程轮存在打滑、轮径磨损、与管壁上的焊渣发生碰撞等现象,使得里程测量值误差较大,导致管道错误开挖,从而造成巨大的经济损失。为提高管道机器人里程系统测量精度,本文对造成里程系统测量误差的影响因素进行了深入研究。采用仿真方法对这些影响因素的作用进行分析,根据仿真分析的结果,对里程系统结构进行了参数化建模与优化设计,进行了四因素三水平的正交实验来验证,主要研究内容如下:(1)根据里程系统的工作原理,进行了里程系统的方案和结构设计。(2)分析了导致里程系统测量不准确的误差来源,得出造成里程系统测量误差的主要原因是里程轮发生打滑,并对里程装置打滑进行了理论研究。(3)对里程轮与管壁上的焊渣发生碰撞过程进行了运动学分析,分析了里程轮在碰撞后其角速度的变化。运用ADAMS软件对影响里程轮与管道焊渣碰撞而发生打滑导致里程数据不准确的因素(管道机器人的速度、里程轮的半径和宽度、焊渣的尺寸、固定底座长度、弹簧力大小)的作用进行仿真探究,确定各因素对定位数据的影响。(4)运用ADAMS对里程系统的结构进行参数化建模与优化设计,将里程轮的宽度与半径、弹簧力的大小、固定底座的长度设为变量,将里程系统测量值的误差率定为优化目标,通过改变变量大小,使得目标值最小,得到了最优的里程系统的结构,使得里程系统测量精度提高了57.54%。(5)根据仿真分析与优化设计的结果,将影响里程系统测量精度的四种因素(速度、里程轮的半径和宽度、焊渣的尺寸)每个选取三种水平,进行了四因素三水平的正交实验方案设计,以验证所做的理论分析和仿真结果。搭建了里程轮与管壁焊渣碰撞的实验平台,编制了将霍尔传感器得到的数据转化成里程与速度在计算机上显示的程序与电路;对正交实验所得到的数据进行了方差与显著性分析,结果表明在这几种因素中,里程轮的速度对里程系统测量精度的影响最大。