随着工业水平和生活质量的提高,利用管道对物料进行运送随处可见,生活污水、石油、天然气、自来水等输送都离不开管道。在使用过程中,管道的损坏是无法避免的,而管道的损坏会带来不可估量的资源浪费甚至严重危害,因此,管道的日常检测和维修也就至关重要。尽管如今常见的传统管道机器人能够代替人工检测管道,大大提高了工作效率,但传统管道机器人大多是刚性机器人,这常常会限制机器人进入形状复杂或管径较小的管道。为弥补这一缺陷,本文设计了一种具有织物皮肤的仿蠕虫气动式管道机器人,研究了锚定器、主体段的工作特性以及各参数对其影响,研究了软体机器人的运行性能和环境适应能力,探索了软体机器人在管道检测方面的应用。本文的具体研究内容如下:（1）以蠕虫为原型,根据其生理结构及运动特性设计了一种三段式仿蠕虫软体机器人,其两端为用于产生锚定的Kresling结构的锚定器,中间为用于伸缩的类似手风琴结构的主体段。各模块的制备是基于一种织物-纸张的复合材料,并通过特定的折纸工艺折叠成三维结构,采用模块化的方式进行装配使机器人灵活适应不同的工作环境和工作要求。（2）设计了锚定器输出的摩擦力的测试方案,探究了充气时间、充气压强和工作管道的内径对锚定器输出摩擦力的影响,实验表明在锚定器未充分膨胀前,充气时间越长,锚定器的摩擦力越大;充气压强为20 k Pa时,锚定器不能得到充分膨胀而获得足够大的摩擦力;充气压强为40 k Pa和60 k Pa时,锚定器均能得到充分膨胀并获得一样的最大摩擦力,且充气压强越大,摩擦力的增长速度越快,也越快达到最大值;锚定器可在一定内径范围的变径管道内产生锚定,且随着管道内径越大,锚定器的最大摩擦力随之减少直至因不与管道内壁接触而完全不产生锚定。（3）设计了主体段的伸长率和提升重物能力的测试方案,研究了充气时间、充气压强、折痕数和纸张克重对主体段伸长率的影响规律,研究了折痕数和吸气压强对主体段提升重物速度的影响规律。研究表明主体段的伸长率随着折痕数和充气时间的增加而增大,当折痕数为6或7时,纸张克重为80 g/m2的主体段在伸长初期的伸长率最大,而在伸长末期时纸张克重为120 g/m2的主体段的伸长率最大;当折痕数为8时,纸张克重为120 g/m2的主体段的伸长率最大。随着充气压强的增加,主体段的伸长率也逐渐增大,对于折痕数为6的主体段,纸张克重对其伸长率影响不大;折痕数为7时,纸张克重为80 g/m2的主体段的伸长率最大,120 g/m2时次之,100 g/m2时最小;对于折痕数为8的主体段,压强为20 k Pa或40 k Pa时的情况与折痕数为7时一致,充气压强为60 k Pa时,纸张克重为120 g/m2时的伸长率最大。在一定的条件下,主体段能够提升自身重量70倍的重物至主体段完全收缩状态;吸气压强过低或过高都不适于主体段提升重物,在合适的吸气气压下,折痕数增加可以提高重物被提升的速度。（4）设计了仿蠕虫管道软体机器人的气动管路系统和控制系统。测试了主体段充气时间、折痕数和纸张克重对机器人运动速度的影响,当折痕数为6和7时,机器人的运动速度随着充气时间的增加而增加,但速度的增加也变慢,且纸张克重在80 g/m2和120 g/m2时的运动速度较快。当折痕数进一步增加到8时,随着充气时间的增加,机器人的运动速度先增大后减小,且纸张克重为100 g/m2时的运动速度较快。实验测试了机器人在水平单向、水平双向和竖直爬行时的平均速度,均有着不错的表现,实验中水平单向运动的平均速度达到3.4 mm/s,水平双向运动的平均速度为3.475 mm/s,竖直爬行的平均速度为2.1 mm/s。除此之外,机器人弯管爬行、水下运动、清障、拖拽重物的平均速度虽然有所降低,但仍具有良好的性能,机器人还有着良好的耐变形能力和耐冲击能力。（5）设计了基于贝类结构的转向模块以满足机器人的管道检测工作需求,对摄像机进行了选型,并将转向模块和摄像机模块化地装配在机器人的头部,设计了机器人进行管道检测作业时的气动管路系统及控制系统。实验测试了机器人管道检测的工作能力,并将获取的管道内壁缺陷图像进行了分类。