随着计算机和机器人技术的发展,人们对于机器人的性能要求也在不断提高。现代机器人已经不局限在工业自动化方面,而是广泛地应用在军事、民用、科学研究等各个领域,并且对它们有特殊的功能要求。管道机器人作为一种特种机器人,常用于石油、化工、核工业、城建等许多工程管道的管道质量检测、探伤、故障诊断、清洁、喷涂、焊接、管道维修等。管道机器人机械主要由移动机构和作业机构两大部分组成,移动机构是保障管道机器人顺利到达指定的管内位置,作业机构可以在管内完成相应功能。目前国内外研制开发的垂直管道机器人移动机构大多仅适用于单一形状或口径的管道环境,适用性有限。针对现有管道机器人移动机构的不足,东华大学发明了一种具有自主知识产权的非等径垂直管道机器人移动机构,该移动机构由四个履带足的底盘机构和一个履带足的支撑机构组成,具有优异的复杂管道适应性,能在宽度为200-350mm的垂直扁平管和Ф250-Ф350垂直圆管中行走；底盘机构和支撑机构均可以调节高度以提高管径适应范围；在水平管道和垂直管道的过渡弯管和垂直管道中遇到障碍时可以自主调节机体高度顺利通过。论文综述了国内外各种垂直管道机器人的发展现状,提出非等径垂直管道机器人的设计思想。针对垂直管道机器人面临的特殊管道环境,分析了三种可调高度支撑机构的特征,并最终确定了适合本课题支撑机构。对非等径垂直管道机器人机械系统,包括机器人的垂直行驶阻力、弯管适应性、高度调整、管内越障等关键技术进行了理论分析。研制了一套非等径垂直管道机器人,并进行了实验,初步说明了系统的有效性,各个相关机构能够保证机器人达到预期目标。