管道广泛应用于现代工业、农业及日常生活,但由于自身缺陷和长时间受到振动、重压、腐蚀等外部环境的影响,管道会不可避免地损坏,发生泄漏等问题。为了延长管道使用年限,保障管道运输安全畅通,必须定期的对管道进行检测与维修。而现有的管道检修机器人又大多姿态调节困难,避障能力较弱,弯管通过性能力较差。为了解决上述问题,本文提出了一种灵活性强,牵引力大,能快速调节姿态的四轮全驱式管道机器人,主要内容如下:1.结合管道检测机器人的功能要求与管道内部环境,提出四轮全驱式管道机器人的总体设计方案,完成机器人驱动机构、支撑机构和转向机构等的设计;2.建立管道机器人在不同状态下的动力学模型,分析机器人的牵引力和封闭力等力学特性;确定机器人的运动轨迹方程和转向速比;分析机器人管道内自转体机制,提出相应的抑制方法;3.建立支撑机构的优化模型,对支撑机构的参数进行优化;构建管道机器人的仿真环境,并进行最大牵引力,弯管通过性,姿态调节与避障的虚拟仿真;4.构建管道机器人控制系统,包括硬件系统和软件系统的设计。硬件系统设计主要包括控制芯片、电机、驱动器等选型以及周围硬件电路设计;软件系统设计主要包括运动控制系统和通信系统设计以及人机交互界面的设计。5.研制管道机器人样机,并搭建试验平台,进行最大牵引力测试,验证机器人的弯管通过性和越障能力等。通过对实验数据的分析,对机器人的实用性、可靠性等指标进行评估,提出改善方案。