大型冷凝器作为换热器的一种,在电厂、石化等领域有着广泛应用,对冷凝器的定期清洗不仅具有重要的现实意义而且有着巨大的经济价值。现有大型冷凝器的结垢清洗仍以人工清洗为主,相较于自动化程度较高的清洗机器人,人工作业效率较低,无法满足高效、快速清洗的作业需求。其他清洗装置存在结构自由度少、自动化及智能化程度低等问题。为降低工人的劳动强度,实现对冷凝器的高效清洗,需要对冷凝器实际清洗方式中存在的不足进行分析,设计自动化及智能化程度较高的高效清洗装置。论文以列管式冷凝器为研究对象,通过分析冷凝管束分布状况和现有清洗方式的不足,设计一种具有五个运动自由度的冷凝器清洗机器人,可实现移动、回转、升降、进给以及喷枪滑轨旋转功能。机器人通过双目视觉技术实现对冷凝管束口的智能识别和定位并引导多组喷枪同时进行清洗,实现对冷凝器的多喷枪协同的高效清洗,以提高清洗效率,降低工人的劳动强度。在对国内外清洗装置的功能特点和不足之处分析总结的基础上,根据冷凝器实际清洗作业的环境和需求,得出冷凝器清洗机器人各机构应具备的功能特性;对冷凝器清洗机器人主体结构和部分关键功能部件进行设计和说明,并分析设计的合理性。根据冷凝器清洗机器人清洗作业时应具备的视觉功能和冷凝管束口的直径大小,拟定机器人视觉系统的总体方案设计;基于视觉系统的总体方案设计完成冷凝器清洗机器人双目立体视觉系统的光学结构设计以及相机、镜头的选型。基于HALCON视觉算法包对冷凝器清洗机器人的双目立体视觉系统进行摄像机标定实验,获取机器人双目摄像机的内、外参数以进行图像的畸变校正和三维空间点的重建。利用C#联合HALCON在Visual Studio开发环境下完成单目摄像机标定系统和双目摄像机标定系统的设计,以便摄像机标定实验的普适性开展。针对设计的基于视觉引导喷枪作业的清洗方式,完成冷凝器清洗机器人手眼标定的实验设计,验证视觉引导的可行性。利用摄像机标定实验得到的双目摄像机的内部参数和相对姿态,基于HALCON视觉算法包对模拟的冷凝管束口进行识别和定位实验,实现对冷凝管束口的视觉识别和三维空间定位,验证总体视觉系统方案的可行性。最后根据所设计的冷凝器清洗机器人三维模型,完成冷凝器清洗机器人的样机制作和控制系统的设计。结合机器人的设计构想和各机构应具备的功能特性,进行冷凝器清洗机器人样机的功能性分析,为冷凝器清洗机器人的产品开发和其他清洗装置的设计提供参考。