在当前的技术水平条件下，已提出了管道无损检测自动化和机器人化的要求。而管道机器人是完成管道对接焊缝检测最有效的设备。本文对X射线检测实时成像管道机器人(简称X-rayIRTIP机器人)的几项关键技术与理论和涉及的X射线实时成像检测技术进行了深入系统的研究。 　　在所研制的管道机器人中，采用局部自主加远程遥控的控制方式完成工艺检测任务。首先，机器人在基于多传感器的焊缝自主寻址与定位技术控制下，完成高效率、高精度和高可靠性的焊缝寻址与定位。与以往的方法相比，该定位方法具有无射线污染、高效率和高可靠性等优点。然后，机器人在同步旋转控制技术控制下完成焊缝的透照和焊缝图像的采集。 　　对于小焦点、定向射束的X射线实时成像检测技术中管内外同步旋转运动，文中提出了一种特殊的同步旋转控制方法。该方法以X射线为视觉源，利用基准铅丝X射线图像传递机器人管内外旋转机构同步控制信息，从而实现了所要求同步旋转运动。该项控制技术具有独创性，并已得到试验验证，为在工程管道焊缝检测中实现小焦点、定向射束X射线实时成像检测自动化提供了技术保证。 　　以全主动驱动的轮式管道机器人为研究对象，对其弯道通过性进行了理论研究。提出了用一组组合约束(几何约束和运动约束)来描述管道机器人的弯道通过性的数学模型。采用空间机构刚体位移矩阵的分析方法确定运动约束中的旋转曲率半径，给出了数值仿真结果。所提出的管道机器人弯道通过性的数学描述，是其弯道导航策略设计和相应结构设计准则的理论基础。文中给出了虚拟样机仿真结果。 　　对管外移动(或行走)机器人的基本结构进行了运动综合。同时，为实现小焦点X射线实时成像检测技术中的同步旋转运动，提出了一种新型管外旋转机构，对影响机构性能的诸多因素进行了数值分析，并给出了相应的设计准则。样机试验表明设计理论正确可行。 　　对X射线实时成像检测技术中焊缝成像问题，从图像放大倍数、管道曲率的影响以及定位、运动精度等几方面进行了较深入的研究。在数值分析的基础上，得到相关结论，提出了相应结构和机构的设计准则。 　　对机器人产业化关键问题之一—可靠性进行了较深入地研究，提出了一种机器人可靠性分析的模糊评价方法，对所研制的管道机器人可靠性进行了模糊评价，数据分析结果表明，所研制的机器人硬件系统可以满足产品化的要求。