现代社会中,微小管道遍布于工业、航天、医疗等重要领域中,各类管道问题也随之产生,如管道中存在障碍及3D打印的管道在内壁留有支撑等问题都难以得到解决,本文针对金属3D打印的微小弯曲管道部件中支撑及障碍物难以清除的问题,设计了一种多模块蠕动式管道清障机器人,本课题以实现管道机器人的“大驱动力、微小型化、有效清障”为研究目标,分析机器人在极限工况下的力学特性,并对管道机器人进行运动学仿真以及样机的爬行和清障实验,验证了机器人在不同类型管道中的通过性和清障能力。本文的研究工作如下:（1）管道清障机器人的结构方案设计。根据对管道机器人不同驱动方式和移动方式的分析比较,机器人采用了蠕动式与微电机驱动相结合的设计方案,并对管道机器人在管径为10～15 mm的弯管中进行通过性分析,计算能通过90°弯曲管道的最小曲率半径。（2）管道清障机器人的力学特性与有限元分析。对机器人在不同工况下的受力情况和驱动力进行分析,其驱动力可达10.8～16.3 N。并采用ANSYS Workbench软件对机器人各模块进行有限元分析,验证了机器人各模块结构满足强度要求。（3）管道清障机器人的运动学仿真分析。通过ADAMS软件对管道机器人进行运动学仿真,可以得到机器人在弯曲管道中的运动参数,比如仿真过程中的运行轨迹图以及关键零部件的位置、速度和加速度等曲线,验证了机器人在弯曲管道中的通过性和平稳性,且具有0～90°的转向能力。（4）对管道清障机器人的控制系统进行设计。根据机器人控制系统的功能要求,采用了西门子S7-200 PLC作为机器人的控制器,完成了PLC控制器I/O点的分配以及整体的硬件接线,最后对管道机器人的控制程序进行设计与编写,并完成了样机现场调试。（5）对管道清障机器人进行样机实验。根据管道机器人各模块结构的设计参数,制作了机器人的实物样机,再搭建其实验平台,并对研制的管道清障机器人样机分别在透明管道与3D打印的管道中进行了爬行和清障实验,实验结果表明机器人能够顺利通过各种不同类型的微小管道,且具备一定的清障能力。