流体驱动式管道机器人依靠首尾两端流体介质的压力差实现自驱动,很好地解决了能源供给问题,尤其适合长距离在役油气管线的检测作业。然而,此类管道机器人多无自主行走能力,运行过程中经常出现时走时停或时快时慢的速度波动现象。速度波动不仅会造成机器人本体的损伤,还会严重影响检测数据的精度,甚至导致检测数据不可用。本文在分析机器人速度波动机理的基础上,设计了一种具有速度控制功能的新型管道机器人驱动单元,并对其驱动特性进行了理论分析和实验验证。本文分析了管道机器人速度波动机理,确定了产生和维持速度波动的主要原因。对机器人进行动力学分析,建立了机器人速度波动的数学模型。通过数值仿真得到了机器人速度波动特性曲线,确定了各参数对速度波动的影响。在理论分析的基础上,提出了多种驱动方案,包括振动减摩方案,调节法向压力方案和调节流体压力差方案。引入了振动减摩宏观力学模型,建立了基于流体力学的节流调速理论模型。通过方案比较和优选,将凸轮振动减摩方案和双盘节流调速方案综合在一起,使驱动单元具备双重速度调节功能。完成了流体驱动式管道机器人驱动单元的设计和分析,利用三维设计软件建立了驱动单元整体装配模型。分析了驱动单元各系统的功能及工作原理,建立了振动执行机构的动力学模型,推导了流体驱动力与节流盘开口夹角的关系表达式,对辅助支撑系统进行管径适应能力分析和整体受力分析。搭建了流体驱动式管道机器人驱动特性实验平台,完成了两种简易原理样机的设计和制作。通过振动减摩性能实验和节流调速性能实验,验证了本文理论分析的正确性和驱动单元设计的合理性,为流体驱动式管道机器人技术的进一步研究奠定了基础。