传统管道机器人一般由刚性材料制成,由于刚性结构本体对环境的适应能力差,机器人难以在崎岖复杂的管道环境中工作,并且刚性材料与管道接触,易对管道接触面造成损伤,加剧对管道的破坏。而软体管道机器人采用可以大变形的软体材料制成,理论上具有无限多的自由度和较强的柔顺性,能够在不对管道造成损伤的情况下,适应各种复杂的管道环境。因此,在管道探测、清洁等方面具有广泛的应用前景。针对现有的蠕动式软体管道机器人存在运动模式单一,适应管径变化能力不足的问题,本文提出了一种多运动模式的蠕动式软体管道机器人。该机器人由气动软体驱动器组成本体,在不同管径的管道中可以采用不同的运动模式运行,还可以在平面上爬行。本文所研究的主要内容包括:(1)通过研究分析尺蠖幼虫和蚯蚓的蠕动爬行机理,结合管道的尺寸和结构特点,确定了蠕动式软体管道机器人的运动模式,并完成了机器人本体结构设计。(2)利用有限元仿真软件建立了各软体驱动器的分析模型,分析了软体驱动器的结构尺寸的变化对其形变性能的影响规律,分析了各驱动器驱动气压与其形变程度的关系。根据仿真分析的结果,对软体驱动器的结构尺寸进行了改进。(3)设计制作了蠕动式软体管道机器人的浇筑模具,完成了机器人本体制作,对蠕动式软体管道机器人的各驱动器进行实验研究。实验结果表明:各驱动器的充气变形情况满足机器人不同运动模式的需求。各软体驱动器在驱动气压相同的情况下,实验与仿真结果一致。(4)搭建了蠕动式软体管道机器人运动控制平台,平台实现了对机器人运动的实时控制。完成了蠕动式软体管道机器人在仿尺镬式和仿蚯蚓式运动模式下的管道直行和爬坡实验,还完成了仿尺镬式运动模式下的平面爬行实验。结果表示:蠕动式软体管道机器人在管道中仿尺镬式运动模式的运行速度为5.50mm/s,爬坡角度为12°;仿蚯蚓式运动模式的运行速度为5.65mm/s,爬坡角度为15°;仿尺镬式运动模式下的平面爬行速度为5.35mm/s。上述实验结果表明蠕动式软体管道机器人达到了设计要求。