以能在高炉煤气管道内完成管道剩余壁厚检测任务的机电一体化装置──高炉煤气管道检测机器人作为研究对象,并就该机器人的管道壁厚检测装置设计、管型识别的传感器布置与算法、通过弯管的控制方法等几项关键技术进行了研究。管道壁厚检测装置是机器人实现管道剩余壁厚检测不可或缺的部分。一种基于电磁激励式漏磁原理的新型检测装置被设计出来,并对其检测原理、检测装置结构及尺寸范围进行了深入探讨。为了实现管道缺陷无漏检,该装置周向均布有20个检测单元;由丝杠螺母副带动的变径机构,可使检测装置实现Φ400~600 mm的变径,大大提高了作业管径适用范围;压缩弹簧的引入为装置的过弯检测及弯管通过性提供了保障。该装置不仅能够满足冶金企业高炉煤气管道剩余壁厚检测的需求,而且也可以应用于其他生产领域的金属管道无损检测。高炉煤气管道管网一般比较复杂,检测机器人在其中自主行进时,除了直管外,还常常会遇到L型管和T型管,如果此时机器人不能提前获知,仍按直管的运动方式前进往往会导致机器人搁浅。为了使管道机器人具有自主管型识别的能力,采用了一种将传感器前置与斜置的布置方案,并应用D-S证据理论从时域和空域上组合传感器两周期的证据。结果表明,使用证据理论在该传感器布置方案下机器人的管型判别的不确定性明显降低,自主作业能力也得到了提升。管道机器人在直管道中行走的控制技术已经比较成熟,但通过弯管的控制技术却仍处于起步阶段。而本课题所涉及的高炉煤气管道机器人的过弯控制则更为复杂,它需要同时协调机器人直径、位姿、驱动轮转速差三个方面。通过采用分层模糊算法分别控制管道机器人的直径与位姿,实现了管道机器人顺畅平稳通过弯管的目标,并仿真分析得出本课题所设计的控制模型与模糊控制器具有较好的控制性能,其研究结果也对管道机器人弯管通过性的研究具有一定的积极意义。