现如今,管道和隧道已成为运输流体的主要方式,如水、石油和天然气等流体的传输。但是露天管道往往会受到极端天气的影响,导致管道被腐蚀、被尘土积压、开裂、点蚀等等。因此,需要定期对管道进行检查,以保证管道的安全。而人工定期检查是评估管道物理和功能状况最常见的形式,这种方式成本高昂且极不方便,并且由于人的主观因素,往往不能够全面检测导致状态评估不足,所以,亟需一种低成本,准确率高的方法。论文的初始对一种管道检测机器人(EPR)进行了设计、模拟、制造和测试的工作。这种机器人能够在直径为110mm到130mm的管道外部移动。机器人的设计分为三个阶段,首先对不同的运动机构分别进行设计分析;其次,参照运动分析得到的电机转矩,进行电机选型;最后,完成关键部件进行了有限元分析,并开发集成传感器或执行器以让EPR根据不同需要完成不同的工作。接下来,对管道缺陷检测系统进行了开发,对系统的主要组成部分进行了设计,并提出了一种基于视觉的PDD系统。其中,视觉系统由摄像机模块、单板机和远程工作站组成。远程工作站可以对数据进行存储,并实现远程监控和分析功能。本文利用LATTEPANDA单板机运行基于MATLAB的图像采集算法,而缺陷识别算法则通过HP Envy 6-1012TX Ultra Book笔记本电脑运行。另外,为基于视觉的PDD系统开发了可视化的用户界面,该界面可以进行图像分析,并显示分析结果,以实现对具有明显外观异常的外表面缺陷进行检测。最后一部分研究了基于强迫振动的圆管缺陷检测方法。利用COMSOL多物理软件对无缺陷管道和有孔管道模型进行了振动分析。本文对两种管道模型进行了自由振动分析、简谐强迫振动分析和周期振动分析,并比较了两种管道模型的固有频率和各自的最大位移。实验装置由基于偏心旋转质量(ERM)电机的环形振动发生器和基于压电式振动传感器的环形振动传感器组成。分别采用有孔和无孔管道进行了试验,通过实验,对两个具有不同数量振动位置和振动测量位置的装置进行了测试,并给出了试验结果。