利用管道机器人或管道内检测器等装备进行管道维护检测,是保证油气管道投产与安全运营的重要技术手段。管道机器人在其运行过程中,由于管道内存在凹陷与焊缝等缺陷,难免会与其产生冲击碰撞,这会影响管道机器人的稳定性与内检测作业的效果。因此需要对管道机器人冲击凹陷过程进行分析,为管道机器人稳定运行提供正确的设计和运行参数以及理论基础。本文以管道机器人通过凹陷这种外部障碍的过程为例,对管道机器人进行受力分析,建立运动受力模型。基于Lu Gre耦合摩擦模型,研究驱动力和摩擦力的影响因素。选用Kelvin弹簧阻尼模型来近似聚氨酯密封盘,模拟管道机器人在实际工况中发生的压缩、弯曲等形变特征,详细推导了管道机器人径向振动方程,建立Adams动力学仿真模型。对Adams模型施加特定的驱动力函数,完成管道机器人冲击凹陷的动力学仿真分析。建立微元管段流体模型,推导流体的连续性和动量方程,利用特征线法进行求解;编写流体方程求解程序,建立Adams与Simulink流固耦合仿真模型,揭示外部障碍激励下,流体驱动管道机器人工艺设计和运行参数变化时动力学行为的变化情况。建立多密封盘管道机器人动力学模型,推导了密封盘刚度特性不同时的轴向振动方程,分析了多密封盘管道机器人运行参数变化时冲击凹陷的振动响应。研究结果表明:运行过程中凹陷和环焊缝对管道机器人产生了激扰作用,引起了管道机器人的振动,幅值的变化较稳定运行状态相差数十倍,极大的影响了管道机器人的正常运行状态。前后密封盘通过凹陷时的振动能量高于管道机器人在平整管段的振动能量,基于这一变化,可以识别管内不同的凹陷及障碍,实现管道机器人的精准定位。