由于在先前论述状态下存在的问题，一般工业、石油天然气、军事装备等领域中，管道作为一种有效的物料输送手段而广泛应用。为提高管道的寿命、防止泄漏等事故的发生，就必须对管道进行有效的检测维护等。而目前管道检测和维护多采用专用的管道测试车来进行。所谓管道测试车就是一种可沿管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器件如位置和姿态传感器、超声传感器、涡流传感器等以及操作机械如管道裂纹与管道接口焊接装置、防腐喷涂装置、操作手、喷枪、刷子等。在工作人员的遥控操纵或计算机控制下可在极其恶劣的环境中．能够完成一系列管道检测维修作业的机电一体化系统 。管道测试车可完成的管道作业有：生产、施工过程中的管道内外质量检测；管道内部清扫、抛光、焊接、喷涂等维护；对接焊缝的探伤、补口作业；旧管道腐蚀程度、破损情况检测和泄漏预报等等。

基于目前专用变径管道测试车的研究现状，本课题主要研究目的是专用变径管道测试车的设计，及相关技术的查阅和应用，能够研制一台具有良好的适应Φ180mm～Φ200mm管径变化并且能够行驶速度控制在5km/h，并使其连续工作时间不小于2小时，负载大于或等于5kg，工作中出避免侧滑、偏航及卡死等可能出现的问题的专用变径管道测设车。

1.2 管道机器人管道测试车发展概况

1.3典型的管道机器人

现有的管道机器人有无缆管道机器人、轮式管道机器人、蠕动式管道机器人。

1.4管道机器人问题分析

管道机器人的越障能力

在管道内，由于施工，维修或工艺等原因，一条管道不可能是光滑笔直的，这就需要管道机器人有越过障碍(如阀门、三通、弯管)的能力。另外，对于石油天然气管道运输行业而言，为适应社会发展需要，已逐步形成了城市管网、地区管网，甚至是整个世界能源运输管网，因此，目前的石油天然气管道已经不是单一的一条线路。为此，要想设计出能大范围应用的管内机器人，管道机器人在分叉点时的自动选择路径的能力应进行研究。

可靠性问题

石油天然气管道是很重要的能源命脉，对于现有的大口径管道，管道事故将直接影响管道公司的经济效益及国家的能源供给。为此，管道机器人在线作业时，不能影响管内介质的正常输送，在线管道机器人的运行可靠性必须给予保证。

能源供给问题

常规管道机器人能源供给一般采用有缆方式，拖缆的摩擦力并未对机器人的行走带来太大的影响，至少在几百米以内是可以作业的。但对于几百千米长的石油天然气管道，机器人后部拖缆显然不可行。目前，据报道的拖缆管道机器人最多也只能在管道内行走2km．所以要想开发出具有实用意义的在线管道机器人，必须首先解决能源供给问题[8]。

1.5变径管道测试车的发展

日常生活中存在各种各样不同功能、不同尺寸的管道，如煤气管道、地下通讯线缆管道、自来水管道、核工业管道等等。通常这些管道在投入使用前需要进行检测或测试，以确保其管道内部没有缺陷。在日常的使用中也必须经常对管道内壁进行检查，从而能及时发现管道内壁的缺陷或其他情况，便于对管道进行及时的维护。但由于传统的管道测试车存在越障能力弱、可靠性差、能源补给不及时或能源供给量不足、自主运行能力差、或速度及位置识别控制弱等诸如上面所列的问题，在某些变径管道中不能完全的发挥其功能，可能会出现偏航、卡死、牵引力不足等问题。对此，为了弥补障能力弱、可靠性差、能源补给不及时或能源供给量不足、自主运行能力差、或速度及位置识别控制弱等上述所列诸如缺陷，本文进行了大量的研究对其进行了分析和优化。