随着工程领域的不断发展,大量的深部巷道工程持续实施,然而岩爆等动力灾害又威胁着巷道的应用安全,因此研制岩孔检测机器人监测巷道工程的安全是十分有必要的。本课题来源于国家自然科学基金重大科研仪器研制项目:深部巷道/隧道动力灾害物理模拟试验系统（项目编号:5142780101）。其中,小型岩孔综合检测机器人是整个动力灾害物理模拟试验系统的检测与试验的必要设备,负责管道内部的岩石裂变和破裂演化的信息采集与反馈的检测任务。本文根据国内外管道检测机器人运动机构和检测方式的研究现状,结合实际工程应用,进行了小型岩孔综合检测机器人的总体方案研究,包括机器人的行走机构、变径机构以及检测装置的总体设计,并完成了驱动力矩计算与电机选型。利用ANSYS/Workbench对连接件电机连轴与梁进行了强度分析和模态分析,得出了机器人在工作状态下电机振动不会影响电机连轴和梁的稳定性。针对机器人的动力学研究,分析了机器人在管道内的阻力,求解出机器人克服阻力所需要的驱动力。根据机器人与管道接触端面的受力分析,得到了位姿角与支撑力之和的变化规律。对于机器人的爬坡性能研究,构建了以爬坡角度为变量的动力学方程,求解机器人的极限爬坡角度。基于爬坡力学分析和变径模型,建立了弹簧参数的约束方程并利用MATLAB求解弹簧的结构参数。利用Adams仿真机器人的变径和爬坡运动,验证了变径机构的合理性和爬坡性能的可行性。根据机器人的动力学研究制定了本课题的控制方案,包括机器人的通信方式、控制器、传感器的选型等。基于直流伺服电机的数学模型求解了电机的传递函数,并完成了系统的传统PID和模糊PID控制。利用MATLAB/Simulink进行系统的仿真,对比了传统PID和模糊PID算法的超调量和抗扰动能力等因素,最终选取模糊PID的控制方法。针对前面章节的理论研究,设计制造了小型装置进行相关的实验研究,包括电机测速、行走速度的测试实验、位姿角度的验证实验以及爬坡角度的测试实验、超声波传感器的声波测试以及摄像检测装置的验证实验,实验结果表明:小型岩孔综合检测机器人可以满足设计要求,可以完成机器人在管道内的检测任务。