管道是一种很普遍的介质输送方式,由于管道的长期使用,会造成腐蚀、变形等自然破坏。由于管道一般是非常狭窄的,人工检测方法不能实施,因此管道机器人为解决此问题而被设计出来。管道机器人是一种搭载多种传感检测装置的特种机器人,并利用通讯等方式将在管道内部检测的结果进行反馈,实现管道的自动化检测。管道机器人的发展已经有一段时间,国内外已经研发出多种类型结构的管道机器人。由于管道内部通常具有多种杂质,这便需要管道机器人具有一定的越障或避障性能,由于轮式管道机器人的优越性能,但其越障能力不足,为了解决此问题,设计出了一种主动避障式的轮式管道机器人。首先对管道机器人的结构进行设计,包括管道机器人直行单元和避障单元中的移动、驱动、支撑子单元选型。其中,移动单元选择二自由度的全方位轮;驱动单元根据相关参数计算选择对应的驱动电机;支撑单元选择垂直管道轴线方向支撑方法;并对检测单元进行选型设计。随后对主动避障式管道机器人的结构特性及原理进行论述,并分别对变径、过弯几何特性、避障几何特性进行分析说明。随后通过SolidWorks建立虚拟样机,包括直行单元、避障单元以及整体结构的模型建立。然后通过ADAMS仿真平台对通过SolidWorks完成的模型进行动力学仿真分析,对其避障性能、直行能力以及过弯能力进行仿真,并得出对应的仿真曲线。最后对主动避障式管道机器人的控制系统进行设计,通过对系统功能进行分析,设计出以上控制端、通信到下控制端为控制方向的硬件与软件。通过上述设计分析与仿真计算,得出结果表明:该主动避障式管道机器人可以实现在管道直径为148-152mm的管道中直行功能、避障功能;可以通过最小曲率半径为304mm的弯管;控制系统可以满足功能需要。