市政排水管道系统如同城市的动脉,其良好的工作状态是维持城市正常运行的必要条件。当排水管道出现堵塞时,通常采用人工作业的方式来清理淤积物。但是大多数排水管道内部空间狭小、环境极其恶劣、还有很多的易燃易爆气体,就限制了人工清理作业。人工清理作业劳动强度高、效率低、清理不彻底。随着科学技术的发展,机器人技术应用在各行各业,因此研制一款用于市政排水管道清理、疏通、检测的管道清淤机器人成为必然趋势。本文针对市政排水管道,设计了具有清淤、检测功能的管道清淤机器人。机器人主体分为车轮驱动系统、摇臂摆杆悬架、差动平衡装置、车体和摄像云台系统。悬架采用六轮独立驱动的摇臂摆杆式结构,最大限度上满足了机器人的越障能力。差动平衡装置是连接车体和悬架的部件,减小了悬架通过起伏地形对车体俯仰的影响。采用对称锥齿轮式差动平衡方案,结构简单,承受力大。为改善机器人性能,进行了优化和动力学仿真分析工作。以完成一次越障前、中、后轮消耗的总功最小为优化目标,利用序列二次规划法对单侧摇臂摆杆悬架进行了优化,得出悬架结构尺寸的最优值。对管道清淤机器人进行了左右轮同时越障和单侧越障的动力学仿真,得出在不同工况下的动态性能。管道清淤机器人控制系统实现对其驱动电机的控制、云台系统控制以及各个传感器数据采集和显示功能。控制系统主要分为下位机硬件系统,下位机软件系统和上位机软件系统。根据实际工况和控制系统的总体方案,对管道清淤机器人的驱动电机和减速器进行计算和选型。然后对各个下位机硬件进行了选型,下位机硬件包括控制芯片、驱动电机、各个传感器、AD模块、电机驱动模块等。并根据所选硬件电气特性,完成了外围电路的设计。分析各个硬件的通信方式和通信协议,编写了下位机软件系统,实现了驱动电机的控制、云台的旋转控制、传感器数据采集等功能。上位机软件实现管道内部图像显示,机器人运动控制、数据显示功能。