本文在充分了解了管道机器人研究现状的基础上，对机器人现有的几种机构进行了研究与分析，设计出了一种具有更大变径能力的新型机构。此机构能够在直径为200mm-280mm范围的管道中行走，且在越障时可以通过变径调节机构使封闭力更加稳定，从而使驱动力稳定在一定的范围。在理论研究的基础上，利用三维绘图软件绘制了机器人的三维模型，最后利用仿真软件对其进行了运动仿真，测试了它的驱动力，变径能力和弯道速度特性。　　 本文为研究做了以下工作：　　 分析了现有两种变径机构的力学特性，通过比较研究设计出了一种新颖的机器人变径机构--弹簧-丝杠螺母管道机器人机构。设计的新型机构具有更大范围的变径能力，通过压力传感器可以调节机器人的封闭力，以稳定的驱动力驱动机器人行走。建立了动力学方程，并对其变径能力进行了理论分析。首先完成了机器人机构的初步理论研究。　　 在理论研究的基础上，设计出了机器人的整体机构。利用PRO/E三维绘图软件设计出了主要的零部件和机器人装配图。最后对主要零部件进行了校核。　　 建立了机器人的动力学模型，利用ADAMS虚拟样机软件对机器人进行了仿真分析，包括驱动力测试，变径能力测试和滚轮运动速度测试，初步实现了设计要求。