为了保证石油管线运输的安全可靠性,需要对输送管道环焊缝进行检测。自动超声检测(AUT)作为一种先进的无损检测方法,在管道焊接缺陷检测中发挥着重要作用。本文以国家863项目“深水海管水下回接技术及AUT检验设备国产化技术研究”为依托,对管道环焊缝自动超声检测机械装置——扫查机器人进行研究。对自动超声检测的两种关键技术——相控阵技术和TOFD技术进行分析比较,选用相控阵技术对管道环焊缝进行检测;确定了扫查机器人的总体方案,对扫查机器人的运动方式、传动方式以及设计性能进行分析,并介绍其工作过程。对扫查机器人的结构进行深入研究。该扫查机器人由四个部分组成:弹性导轨组件、行走运动机构、控制箱组件以及探头调整机构;建立扫查机器人的静力学分析模型,推导出扫查机器人处于任意位置时驱动力计算的一般公式;在保证重心位置不变的情况下简化扫查机器人的分析模型,对行走运动机构和导轨进行基于接触的有限元分析。基于模块化思想,设计探头调整机构控制系统的位置伺服模块和通讯模块,选用单片机AT89C52、性能优越的专用运动控制芯片LM629和功率驱动芯片LMD18200,并对单闭环位置伺服系统和通讯系统的硬件电路图进行设计。对扫查机器人进行运动仿真分析,验证扫查机器人运行过程中探头在管道径向方向上的定位可靠性;建立探头调整机构控制系统的数学模型,并对其进行仿真,验证位置控制系统具有良好的精确性以及快速的动态响应特性。