针对石油管道铺设过程中对内部焊缝防腐处理的需求，进行一种以“油气管道内部焊缝处理机器人”为内容的研究。主要进行了方案的总体研究，对机械结构进行了虚拟设计及分析，对关键零件进行静力学分析，动力学分析，对控制系统进行了设计，具体如下：通过SolidWorks对机器人的机械机构进行虚拟设计及装配，采用虚拟设计装配有效的缩短了产品的开发周期。采用对机构结构分析、建立数学模型的方法，对各个零部件的尺寸确定起到了指导性的作用，并为后续力学分析提供了参考依据。基于材料力学理论对重要零件进行力学分析，利用SolidWorks/Simulation模块对机械构件进行有限元分析，得到了构件在载荷作用下的形态特征，由此来作为构件材料选取以及相关设计的依据。通过对喷涂机构结构分析，建立了主动拨盘与导通杆运动学关系，通过Adams软件对喷涂机构进行仿真，得到了导通杆的位移时间图，较为容易的对设计进行优化，实现了对分步喷涂的控制。针对气缸内部压力损失比较大和导通过程中流体压力不稳定性的问题，利用SolidWorks/Flow Simulation对气缸内部通道进行优化，有效的降低了压力损耗，提高了喷涂压力的稳定性。基于虚拟设计的动力学仿真，通过建立数字化功能样机，模拟实际工作条件下的虚拟环境，对系统各动力学性能进行有效的评估。利用SolidWorks及Adams/Vibration模块对机器人打磨振动进行频域分析，找出系统的固有频率，然后对弹簧调节元件的刚度进行选取来有效的避开共振区间，提高焊缝表面的处理质量。对管道机器人控制系统进行了分析，通过对系统工作过程的分析后进行了PLC硬件的选取以及工作流程图的设计和控制电路的设计。