管内机器人在近年来得到了广泛的应用,其驱动特性是影响管内机器人应用的重要特性。驱动力大,行走距离长,速度稳定性好是评价驱动机构的重要指标。流体驱动和电机驱动管内机器人是目前应用广泛的两种类型,流体驱动的管内机器人具有驱动力大,行走距离长的优点,但可控性差,因而速度稳定性差。无缆式电机驱动管内机器人定位性能好,速度可控性好,但能源有限。因此,有必要提出一种结合两者优势互补的复合驱动管内机器人,建立相关复合驱动的理论,为复合驱动方式的应用奠定基础并提供指导。这对提升管内机器人的驱动特性及应用范围具有重要的意义。首先基于复合系统的设计原则确定了复合驱动管内机器人机构的设计原则。结合流体驱动和电机驱动机构的特点确定了机构的总体组成,并确定了机构的方案及主要性能指标。针对所选择的设计方案进一步确定了机构的总体尺寸及复合驱动的具体工作原理。然后根据总体尺寸及总体方案完成了各个部分及各个部件的具体详细设计,包括皮碗的设计、支撑结构的设计、流量调节机构的设计、电机的选择及变径机构的设计等。最后完整建立了复合驱动管内机器人的三维模型,为进一步进行相关理论研究奠定了基础。在所建立复合驱动模型的基础上,进一步分析了驱动机构的静力学特性。利用有限元方法分析了皮碗的应力应变并进行了皮碗的模态分析。复合驱动机构应用于充液管道,因而利用CFD数值方法建立了完整的管道流场模型,得到了管道流场参数的时变特性。通过简化模型和建立虚拟管道,建立了虚拟样机仿真环境,得到了机器人电驱动的动力学特性。在管道流场模型的基础上分析了机器人在管道中运行的完整流场动态特性,得到了流场参数时变特性。通过定性定量分析速度因素的影响,得到了机器人速度和流场速度的相互影响特性和动压与流速的关系。最后利用CFD方法建立了流体驱动力模型,并进行了复合动力学特性的研究。建立了不同开口和不同流速的流体驱动力模型,并分析了其影响特性,在此基础上分析了低速以及开口复合驱动情况的动力学特性。进一步进行了交互仿真分析,验证了理论模型及驱动原理的正确性。