随着管道广泛应用于煤气、石油、水和中央空调通风管道等多个领域，管道机器人有着广泛的应用前景和社会需求，现已成为特种机器人的一个重要分支，和空中机器人、水下机器人一起成为近年来大力开发的三种特种机器人。 管道机器人也是多个学科技术的综合，涉及到机械工程、自动控制、计算机、传感器、人工智能和电子技术等多种学科。目前，管道机器人的发展主要集中在机构、驱动器、传感器、智能控制、微型化和供电、通讯等方面的创新和开发上。 本论文基于国内外已经取得的科研成果，针对中央空调通风管道系统的特点，从特种管道机器人及其控制技术的若干问题进行了研究和开发。主要的工作包括管道机器人的机构设计和智能控制。 1、在查阅和掌握大量有关文献资料的基础上，系统地研究了管道机器人的驱动原理和方式、移动原理以及机械结构。在综合考虑各种因数的基础上，确定了管道机器人移动机构，指出了在设计机器人时应考虑的主要问题。 2、针对中央空调通风管道系统复杂多变的特点，设计了履带式管道机器人机械结构，阐述了履带式机器人的组成与特点。 该机器人采用模块化设计，具有结构独特、简单、实用、牵引力大和稳定性高等特点，移动机构既能够适应多种方形管道和圆形管道，还可以适应变径园管；毛刷机构可以实现两个方向旋转，满足方管和圆管的不同需求。 3、对履带式移动机器人进行了受力分析和动力学分析，讨论了机器人的通过性、自定心效应和侧倾问题。 4、根据履带式机器人滑动严重、难以建立精确的运动学模型和非完整性约束系统的特性，将分层模糊控制策略应用到机器人的控制上，以实现机器人的自主控制。通过分层输入和输出叠加，大幅度减少了多输入模糊控制系统的维数和计算量，简化了机器人的控制，便于工程实现。同时阐述了管道机器人自适应管径原理。对自适应分层模糊控制算法进行了计算机仿真，得出了初步仿真结果。 5、针对分层模糊控制参数难以确定的问题，运用遗传算法对分层模糊控制器的参数进行了优化。