随着社会的发展,纵横交错的管道应用越来越多,管道机器人作为管内作业的重要工具,越来越受到人们的重视。管道机器人是以管内移动机构载体为依托,配置相应的执行装置和传感器,来完成管内检测、探伤、喷涂、焊接等各种特定作业的机械装置。柔性蠕动管道机器人结构简单、驱动力大、行走稳定,能够适应复杂的管内环境。本论文以柔性蠕动管道机器人为基础,总结其运动性能,并提出了优化方案。并对优化后的管道机器人进行了深入的研究和分析,建立了动力学模型和控制系统,通过一系列实验研究,评价了机器人运动性能。本文的研究内容主要如下：(1)针对BYP-RBT-1管道机器人,通过实验得到其运动性能,并以此为依据对机器人进行了结构优化。改进刹车轮机构,避免了滚轮不同向导致的内耗。去掉臃肿的导向头,在保证机器人基本功能不变的前提下,使机器人结构更合理。对软轴螺纹进行了优化,尽可能提高机器人运动效率。另外,还进行了密封尝试。(2)分析了优化后柔性蠕动管道机器人的越障能力,包括在有凹陷与凸台的管道中的越障。对机器人进行了力学特性分析,建立了柔性蠕动管道机器人的牵引力模型、软轴驱动效率模型,并描述了软轴结构蠕动运动的失稳概念,分别推导出软轴在直型管道和L型弯管中失稳的临界条件。(3)提出了管道机器人手持控制系统的整体设计方案,根据管道机器人的功能需要,将控制系统分为控制端子系统和底层子系统,并对各子系统进行设计和说明。基于软轴失稳理论,通过底层子系统的传感子系统和执行子系统对机器人进行了步距规划,有效地保证了机器人运动效率。(4)对优化后的柔性蠕动管道机器人进行了实验研究,研制了物理样机,并完成了蠕动行走实验、越障实验、牵引力实验、软轴效率测试实验和软轴失稳实验,综合评价了机器人的运动性能。