随着社会的进步与发展,我国的基建工程处于快速发展阶段,在建设过程中不可避免的出现了大量的巷道与隧洞。由于前期未能对施工目标内部情况进行详细的了解,导致岩爆等动力灾害频繁出现,对施工安全造成了严重威胁。因此,研制出一套用于岩孔内部检测的机器人对于预防岩爆等动力学灾害显得尤为重要。本文依托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实验系统”（项目编号:51427803）,以开发出一款可完成岩孔内部图像传输和裂缝检测任务的机器人为目标,进而完成了检测机器人的系统设计及关键部分的研究。首先,对国内外管道检测机器人的研究情况进行了阐述总结,同时结合机器人的实际工况和技术要求完成了小型岩孔检测机器人的总体设计,包括驱动方式、动力输送方式等系统的选型设计和变径结构、行走机构等关键结构的设计。针对本项目所用电机连接轴细长的问题对其利用Riccati传递矩阵法和仿真相结合的方式进行了固有特性研究。其次,对设计的铰链式机械弹性行走轮建立了运动学模型,对铰链组在各个工况下的受力情况进行分析;对机器人的行走机构分别基于虚功原理和赫茲接触理论建立了力学模型,分别得到两种力学模型下机器人行走轮与管壁之间的压力关系;完成了机器人牵引力的分析计算,得到机器人所需的最大牵引力;最后,在ADAMS软件里对建立的刚柔耦合仿真模型完成了机器人的运动仿真,初步证明基于赫茲接触理论建立的力学模型更加适合本机器人,以及所选用电机的合理性。然后,对机器人的控制系统进行了设计,包括总体控制方案的设计和系统内通讯方式的选择,为机器人的无线通信奠定了基础;对直流伺服驱动电机的控制策略进行了研究,确定出采用PID控制算法控制电机时可以得到很好的效果;基于Lab VIEW软件开发出上位机控制系统,能够对机器人发出动作指令同时显示所需的数据和检测图像。最后,基于Lab VIEW上位机系统与下位机系统相结合的方式完成了机器人的性能测试实验,包括机器人运动速度检测实验和爬坡性能实验、不同行走轮的行走能力对比实验、机器人与管壁间的压力实验、机器人的牵引力实验、机器人的检测能力实验,共同验证了前文理论分析和建立的力学模型的合理性以及设计的小型岩孔检测机器人可以很好的完成管道内的运动检测任务。