链式多单元支撑轮式管道机器人系统可以高效经济地完成管道质量检测、故障诊断以及维护修复等作业，在工程管道内应用广泛。实现管道机器人系统柔顺地通过管道环境、自身携带有限能源的预知与合理分配、减轻支撑轮的摩擦磨损等目标，都与机器人系统的动力学特性有直接关系。本文基于支撑轮式管道机器人的典型样机，建立链式多单元管道机器人系统的通用物理模型，该通用物理模型包含支撑轮式管道机器人的共性与主要特点。考虑支撑轮尺寸，建立管道机器人系统的弯管运行位姿模型；在此基础上，分析并得到机器人系统通过弯管过程中各个支撑轮的理论速比关系。分析驱动单元可能输出的牵引力，并通过对任意单元体的受力情况分析，建立机器人的静力平衡方程与存在转体力矩的平衡方程。基于理论进行相应的算例分析。将链式多单元管道机器人系统看作是多刚体系统，基于多刚体系统动力学的拉格朗日方法建立动力学模型。建立不考虑管道约束作用的基本动力学方程后，通过拉格朗日乘子在基本动力学方程中添加管道接触作用力而得到完整动力学方程；从管道接触约束的切向与法向来建立接触-分离、粘滞-滑移接触状态的互补特征。最终，化简得到一个标准形式的线性互补问题，通过对该线性互补问题求解即可得到机器人系统的动力学特性。对管道机器人在直管内匀速运行情况下进行算例分析。基于虚拟样机技术，采用ADAMS建立管道机器人系统的虚拟样机模型与管道环境。在不同姿态角下，将理论角速度作为驱动单元驱动轮的输入角速度，判断各驱动轮的运动状态，通过仿真分析，得到管道内各个支撑轮与管壁之间的接触力等变化规律。仿真分析结果与前面的理论计算结果基本一致，验证了理论计算的正确性。该分析结果可以为支撑轮式管道机器人的设计与控制提供理论依据。