针对金属冶炼厂烟气管道内的清灰作业,参考管道机器人国内外发展现状和趋势,设计一种安全可靠的管道清灰机器人,并对管道清灰机器人进行结构设计,提出了履带式管道清灰机器人的结构方案。利用三维建模软件Pro/E建立了管道清灰机器人的虚拟样机;通过ADAMS动力学仿真软件对管道清灰机器人进行运动仿真,得到了该机器人操作臂的各个关节所受的力;基于ANSYS软件对机器人的操作臂的主要受力杆件进行静力学分析,并在此基础上对操作臂的主要受力杆件进行了可靠性分析。依据金属冶炼厂烟气管道内清灰作业的要求,提出了履带式行走和六杆操作臂的结构方案,利用三维建模软件Pro/E建立了其本体结构模型。通过机械系统动力学仿真软件ADAMS对管道清灰机器人进行了运动仿真实验,得到了管道机器人操作臂上各个关节所受的力。以ANSYS Workbench软件为工具,对管道清灰机器人操作臂的主要受力杆件进行建模和静力分析,得出管道清灰机器人操作臂应力应变分布云图和最大变形图,通过结果观察验证了该机器人操作臂机构设计的合理性。最后,对管道清灰机器人的操作臂,在置信度为95%的条件下,进行了可靠性分析,并从可靠性的原理,概念出发,引出ANSYS软件对可靠性分析的应用。选择蒙特卡罗法解决管道清灰机器人操作臂可靠性的问题,得出极限状态方程Z＜0的概率为4.037%,即管道清灰机器人操作臂的机构可靠度为95.963%,验证了该操作臂结构设计的可行性。