目前我国燃气管道处于快速建设时期,然而随着早期燃气管道的使用年限不断变长,阴极保护失效、外防腐层脱落或者杂散电流等因素影响会引发管道受损。非开挖翻转内衬修复技术与其他修复方法相比,具有不污染环境、地表开挖面积小、施工噪音小、施工效率高等优点,弥补了传统管道修复技术的缺点,可安全、高效地修复燃气管道。因此亟需采用该新型修复技术对受损的燃气管道进行修复。本文通过对当今国内外非开挖修复系统的关键设备进行综合分析,设计搭建了燃气管道非开挖修复系统,运用对比分析法,结合燃气管道实际情况,对系统中的关键设备制定合理可行的技术方案,设计出管径适用范围为Ф350~450mm,清理质量等级可达Sa3的管道清理系统。针对管道切割机器人本体机械结构采用模块化设计方法,对各个模块进行运动力学分析以及拖缆力分析,合理选取各个模块的电机,实现了机器人对管道内部情况的全方位监控与切割。综合考虑结构复杂程度、密封方式、收卷效率等因素,设计出操作简便、密封性良好,内部可承受0.3MPa压强的非开挖密封箱。基于多体系统动力学建立管道切割机器人的动力学方程,利用ADAMS分析机器人在管道内部的运动稳定性与牵引力大小,并与实验结果相对比,证明了仿真结果的正确性。对管道切割机器人的摄像模块与切割模块进行静力学分析,仿真结果表明,两大模块的最大变形量与最大应力值远远低于材料极限值,其刚度、强度符合设计要求。最后对非开挖密封箱进行密封性测试、翻转速度测试实验,对管道切割机器人进行最大速度、爬坡、运动稳定性、牵引力测试实验,对非开挖修复系统进行总体性能实验。实验结果表明,非开挖修复系统成功地修复了受损燃气管道,其关键设备的性能满足设计要求,为非开挖修复技术的进一步研究奠定了基础。