地下排水管道长时间使用后,淤泥会在管道内沉积,需要对其及时清理来保证管道的通畅。在进行干线排水管道的清淤作业时,由于受到检查井口尺寸的限制,大型清淤设备无法进入排水管道,而小型清淤设备进入后会浸没在淤泥中无法行走。干线排水管道通常采用人工清淤的方式,不仅清淤效率低,而且管道内存在的易燃易爆有毒气体会对工作人员的生命安全造成威胁。针对干线管道清淤存在的问题,本论文研制了一种气压驱动的管道清淤机器人,其行走主体为伞式伸缩撑壁机构,收缩状态下可从直径630mm的检查井口进入,伸展后能够在直径2000mm的管道内撑壁行走,且能够携带搅拌及泵吸装置将管道内部的淤泥输送至地面。本论文主要完成了以下工作:完成了管道清淤机器人的机械结构设计,面对机器人大范围的尺寸变化,设计分析了三种伸缩撑壁方案并进行对比,选择伞式撑壁机构并使之与全向轮行走装置、双螺旋搅拌装置及淤泥泵相结合,实现机器人在管道内撑壁行走并泵送淤泥的工作要求。通过对机器人进行伸展过程的运动仿真分析、关键零部件的静力分析及支撑腿尺寸的优化设计,提高了机器人在伸展过程中的可靠性与稳定性。分析对比了全气动控制与电-气控制在管道清淤机器人应用上的优缺点,选择电-气控制方案并根据各气动执行元件的动作完成气动回路和电控回路的设计。通过Lab View设计上位机软件界面及控制程序,结合电控回路控制各个电磁阀的通断,从而控制管道清淤机器人完成各清淤动作。根据设计方案及仿真分析结果对机器人各零部件进行选型、加工及装配,完成了管道清淤机器人样机的制作,对其进行实验室测试、试验平台及现场清淤试验,经验证所研制的管道清淤机器人能够在直径2000mm的管道内撑壁行走并完成清淤作业。本论文所研制的管道清淤机器人能够从检查井口进入干线排水管道,代替工人进行清淤作业,同时具备防水防爆的特点,在提高清淤效率的同时又保障了工人的生命安全。