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在线管道的圆柱度测量一直是测量领域的难题之一，传统圆柱度测量方法对于管道的检测，由于自动化程度不高和测量效率较低，已经不能满足现代生产的需要。特别当管道使用一段周期后，再对其进行主动检测维护，需要将管道内壁干燥附着物清理除去。由于管道内部空间狭窄，工作人员不能或不允许直接进入管道作业，给管道内表面清理、检测带来很大困难。因此研制清理效果好、测量精确度高的清理检测机器人已成为当务之急。 本文旨在设计一种可适应φ450mm-φ650mm管道的清理检测机器人。文章主要从系统的功能需求、整体方案设计、机械单元设计、控制单元设计等几方面进行了研究。 首先，论文从管道清理和圆柱度检测技术研究现状出发，结合工程实际要求，对管道清理检测机器人系统进行总体方案设计。并确定了基于半径测量的圆柱度检测方案、轮式驱动方案、清理刀具配合清洗刷的管道内壁干燥附着物清理方案、采用四杆机构适应不同管径的方案以及采用PLC作为控制系统的方案。 其次，利用ADAMS软对变径机构进行仿真分析，得到机器人变径机构可适应的管道直径范围。对机器人通过某变截面管道的仿真，验证机器人具有自适应能力。 再次，完成了管道清理检测机器人的机械结构设计，主要包括变径单元、驱动单元、清理单元和测量单元。变径机构由丝杠螺母和四杆机构组成，并且在变径机构中增加柔性环节，使变径机构具有自适应特点，保证机器人通过变截面管道时所有驱动轮都紧贴管道内壁。由于管道空间有限，机器人清理检测时需具有良好的灵活性，本文采用轮式驱动。清理单元和测量单元分别安装于机器人主轴两端，机器人同时具有清理和检测功能。管道内壁附着物的清理主要由清理刀具和清洗刷完成，添加清理保装置，保证清理刀具很好完成清理凸起物的同时不会损伤管道内壁。对管道内壁干燥物进行清理时会产生灰尘，为提高检测精度，同时减少灰尘对机器人的影响，机器人设计有吸尘装置。测量单元采用激光位移传感器，通过测量臂的旋转，实现管道的圆周扫描测量。 最后，对机器人控制系统进行设计，根据功能需求给出控制程序流程框图，并对控制单元的部分硬件进行选型。