市政排水管道在城市建设中的应用逐渐增大,但由于地下空间不断开发,管道破损沉降,容易发生管道塌方、地面塌陷等严重情况。为了保障排水管道正常工作,市政工作井然有序,对排水管道进行应急检测具有重要意义。由于排水管道管径大小不一以及管内存在大量易燃易爆的有毒气体,人工下井作业十分困难,因此采用机器人下井完成管道应急检测是十分重要的。目前已有的管道检测机器人大多数只适用于新管道验收,很难适应排水管道这种恶劣环境,而且在管道内有着大量的生活垃圾、树枝和砖头等杂物,需要应急管道检测机器人具备很强的越障能力。本论文完成了具有雷达检测、视频采集、适应不同管径以及较强越障能力等功能的应急管道检测机器人的研制与试验。机器人采用防水处理的电机驱动行走,采用气缸驱动实现了600—1050mm管道的变径调节,损伤检测雷达可以绕壁摆动,同时完成管内视频采集工作。本论文的具体工作如下:完成了应急管道检测机器人的方案及机械结构设计。机器人的行走机构采用了电机锥齿轮双向轮集成方案;设计了气缸驱动的变径调节机构,能够适应不同管径的要求,满足机器人工作过程中机身轴线始终与管道轴线对中;同时采用电机驱动齿轮沿双侧弧形齿条摆臂机构,从而实现雷达摆动绕壁检测。此外,还完成了相关检测设备的对比选型。完成了应急管道检测机器人越障性能的研究。针对机器人越障存在问题提出增加自适应机构的改进方案,完成了从动轮越障的必要条件以及驱动轮最大越障高度的计算,同时对前后从动轮越障过程进行受力分析,利用ADAMS软件对越障过程进行定量仿真,验证了改进方案的可行性以及50mm高度越障的可靠性。完成了机器人工作受力分析、选型校核及控制系统设计改进。对机器人进行迎流阻力分析,利用ADAMS对管径与撑壁力关系进行仿真,以及对机器人行走和摆动过程进行受力分析,从而完成气缸以及电机选型,并对其中重要零部件进行了强度校核。利用FluidSim-P软件对气动控制系统完成设计改进,同时对机器人主控单元以及电路等完成硬件选型与设计,实现机器人行走及检测功能一体化。在完成设计计算后,进行应急管道检测机器人样机的制作,并通过了实验室管道试验以及现场试验,通过试验可以看出机器人具备轴线始终重合、越障能力强、检测装置稳定可靠且适用于不同管径的特点,可以很好地完成真实排水管道的应急检测工作。