微小管道机器人是微机器人研究领域的一个重要组成部分,它具有体积小、能耗低的特点,能够进入一般机械系统无法进入的狭小空间内,完成检测和维修作业,在化学工业、核工业及医学领域有着广泛的应用前景。本文首先对现代微小管道检测机器人的国内外科研进展情况做了较为全面和详实的介绍,指出了本课题的研究重要性和研究方向,为本课题的研究提供了参考。针对课题要求,提出了丝杠螺母副传动的蠕动式微小管道机器人、凸轮组式传动的微小管道机器人及直进轮式微小管道机器人三种总体设计方案,做了详细的静力学分析,计算了驱动力和移动速度,从结构及性能上做了对比分析,最终选用了丝杠螺母副传动的蠕动式微小管道机器人方案。本文设计的微小管道机器人,采用三组直流电机与丝杠螺母传动装置,通过控制三组电机顺序协调动作,实现了机器人的蠕动式前进。利用SolidWorks 2005及AutoCAD 2006软件设计了全部的机械结构,并对主要的零件做了相关校核。设计的机器人总体尺寸为Φ13×190mm(收缩状态),质量约100g。同时研究了机器人在竖直管道中驱动负载的情况,以及支撑结构适应管径变化的力学调节特征。最后利用ADAMS动力学分析软件,对机构做了运动学和动力学仿真,通过仿真得到了驱动力和移动速度与结构参数之间的关系数据曲线。仿真表明,机器人可以适应Φ15～20mm的管道,通过优化分析,使机器人在竖直管道上升爬行时的驱动力达到28N,移动速度达到6mm/s。