近年来随着国家战略规划的颁布和实施,大量黄土重大工程相继施行,诱发了一系列黄土地质灾害,如填方开裂,路基损毁等,对人民的生命财产安全产生了巨大的威胁。而此类灾害难以预测与防治的重要原因之一是缺乏黄土地质信息原位探测手段。因此,本文研发了一款黄土地质信息原位探测机器人,用于孔内深部地质信息探测,为揭示水-土-人多因素作用下复杂结构黄土边坡的强度变化规律、劣化过程及互馈致灾机理提供试验研究平台。首先,设计了机器人整体结构方案。根据黄土孔洞的特殊性质对机器人支撑系统与驱动系统进行了方案设计。基于力学分析计算选取了中央支撑电机,驱动电机,支撑弹簧等标准件,同时基于轻量化准则完成了非标连接件的结构方案设计。利用Creo建立了样机三维模型并提出了机器人的性能指标参数。其次,分析了支撑系统的力学性能并对其进行了结构优化。利用Matlab建立了机器人主动支撑系统的静力学平衡模型,通过Adams建立了管道机器人的运动学和动力学模型,分析了滑块螺母位移、速度、加速度与变径速度之间的关系,提出了增加变径系统响应速度与降低惯性冲击力的控制方案。基于Adams优化设计模块对机器人支撑系统进行了参数优化,优化后支撑性能较初始提升了80%。然后,采用实验与仿真相结合的方法研究了机器人附着性能与关键零部件结构强度。通过实验确定了支撑臂应变与接触压力之间的定量关系,然后以实验数据为基础,对各黄土含水率下轮式管道机器人的驱动性能进行了评估。基于ANSYS分析了机器人在极限工况下关键零部件的结构强度以保证机器人在孔洞内行走的安全性。通过有限元法分析了支撑臂键槽结构尺寸对其检测灵敏度的影响,从而得到了合理的支撑臂结构优化方案。最后,对轮式管道机器人进行作业性能研究。搭建黄土实验平台进行行驶功能与探测功能实验,通过实验结果分析机器人的性能参数,提出了进一步的优化方案。