随着社会的发展,管道在运输领域的应用越来越广泛,管内检测机器人在管道的维护和检修的应用中也越来越重要。通过调研和阅读国内外文献,发现现阶段主流的管内检测机器人的驱动方式可以分为两种,一种是电机驱动,另一种是流体驱动。为了克服这两种驱动的缺点,提出了复合驱动的方式。如今的管道环境比较复杂,将机器人进行多单元模块化设计,提高机器人的灵活性。基于以上设想,提出了复合驱动链式管内机器人的新结构,为管内检测机器人提供了一个新的方向。本文首先完成了管内机器人总体方案设计。建立了凸轮主动支撑变径机构的数学模型,并对凸轮轮廓线进行了优化。研究了机器人在具有高压流体管内的驻留性能,探究了在流体驱动情况下管内机器人的运行速度与泄漏间隙之间的关系,确定了机器人的泄漏间隙的合理范围。基于计算运动学和Newton-Euler方程建立了链式管内机器人的通用运动学与动力学模型,通过相关数据,可获得管内机器人各单元体的实时状态,并计算出各单元体之间的约束反力,从而可以得到机器人在驱动过程中各单元体之间的受力情况。对管内检测机器人在管道内运行的不同工况进行仿真分析,验证了机器人驻留的可行性,得出了机器人运行状态较优时的驱动单元的数量和安装排列位置。探究了机器人在电机驱动状态时驱动单元安装位置对机器人运行状态的影响,最后仿真分析了机器人在复合驱动时增减速过程中的运行状态,得出了机器人在复合驱动增速时的合理性与较优的复合驱动减速方式。通过MATLAB编写了机器人运行控制系统程序,借助蓝牙与下位机通讯实现对机器人的无线控制。搭建了实验平台并进行实验,在不同工况下进行了机器人驱动性能实验,为复合驱动链式管内机器人的实际运用提供一定的指导。