本文根据内封堵管道机器人的设计要求，结合机器人在油气管道内的运动特点，采用模块化的设计理念对机器人的驱动单元和封堵单元进行了设计研究。为了简化常规管道机器人复杂的驱动系统，驱动单元采用了传动比高、速度易控制、结构简单、推力大的被动螺旋式驱动原理，通过对螺旋驱动转角的调节实现了驱动系统的无级调速。驱动单元和封堵单元均采用了连杆式可伸缩机构，使机器人对管道截面变化具有一定自适应能力。对封堵管道机器人在等径直管、变径直管、等径弯头和变径弯头内的爬行工况进行了运动分析，得到了直管内被动式螺旋驱动的速度理论公式。并对机器人在弯管内的运动干涉进行了定性分析，提出了通过降低螺旋驱动转角来缓解运动干涉的方法。同时对机器人的驱动单元的驱动力和越障能力进行了分析，得出了可通过较小驱动转角来提升机器人的驱动力和越障能力的有益结论。　　其次，在Adams中建立了驱动单元的简化模型，对机器人在通过弯管过程中的运动干涉进行了仿真分析，并通过有限元分析的手段对管道机器人的封堵单元密封接触面的压力分布进行了分析研究。采用改善密封材料内部结构的方式对封堵单元的封堵部件进行了结构改进，改善了封堵接触面的应力分布，提高了封堵作业的可靠性。　　最后，通过建立流体管道机器人实验平台，对内封堵管道机器人的爬行速度、驱动力和越障能力等方面进行相关的试验测试，验证了文中提出的关于机器人驱动力和越障能力相应数学模型的正确性。本文对封堵管道机器人的机构设计研究弥补了以驱动转角可控特性为主体的螺旋管道机器人的匮乏，为后续螺旋式驱动管道机器人的研究提供了依据，为特殊功用的救援机器人研究提供了理论基础。