在化工、制冷、核电站等领域,采用常规方法对微小管道检测费时费力,且存在中毒、辐射等危险。因此,微小管道机器人在细小管道检测方面具有良好的应用前景。本文针对管道内径为?15mm的微小型管道检测机器人研究,提出了基于螺旋推进原理的微小型管道机器人的解决方案。设计了新型的螺旋头和保持架结构,使此管道机器人的牵引力达到8.512N,移动速度大于10mm/s,满足了管道机器人的“微小化”和“大牵引力”的要求。本文介绍了螺旋推进管道机器人的组成及工作原理,分析了其运动力学性能,应用机械系统动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,建立了管道机器人的虚拟样机模型。通过计算机仿真得到机器人牵引力、驱动力矩与机器人的驱动轮位置参数和尺寸参数之间的关系以及管道机器人轮子所受的正压力对牵引力的影响,证明了理论分析的正确性,并对模型参数进行了优化,使其综合性能达到最优。对机器人的各部分结构进行了详细的机械设计计算,分析了其在弯管内的几何与运动约束条件和越障能力。最后对机器人进行了有限元强度分析和模态分析,得到最大等效应力、最大变形和各阶固有频率,分别为机器人强度设计、机器人的末端位置精度补偿和机器人调速系统避免共振提供了参考数据。