自改革开放以来，我国水电开发事业取得了举世瞩目的成就。继2003年三峡电厂首台机组投产发电以来，我国已相继建设了小湾、龙滩、拉西瓦、溪洛渡、向家坝、构皮滩等多个大型水电站。这些成就标志着我国水利水电工程技术已达到世界先进水平。随着水电单机容量的不断提升，水电机组进水道压力特种拼接钢管的日常检测与维护任务也愈发繁重。作为发电机组的主要构成部件，高水头条件下大规格压力钢管的承压面积远大于水轮机组，且制造过程复杂，一旦发生爆裂泄露故障将极大威胁电站自身、国家及人民的财产安全。目前，针对水电压力钢管的检测维护流程可概括为：定期检查保养，及时修补破损。由于国内外目前尚无大型水电压力钢管内表面全方位检测设备，所以运维效率较低，进而导致水电站运行存在安全隐患。 通过分析压力钢管检测维护作业所涉及的壁面清洗、超标缺陷无损检测、除锈打磨、焊接与防腐涂层修补等任务特征，结合压力钢管实际进出口尺寸约束条件，设计压力钢管检测维护机器人系统以实现上述功能要求。主要设计内容包括：机器人系统机构、电气系统、感知系统、控制算法建模、控制系统软件设计。根据前期研发经验，对系统关键功能模块进行迭代优化，重点优化方面包括：永磁式吸附机构，提升运动过程的吸附可靠性；履带机构设计，提高运动执行机构性能及可靠性；采用模块化设计理念，针对清洗、无损检测等快速作业需求，以变体组合的方式，实现系统在四履带结构及两履带结构的结构功能切换。以两履带结构完成快速作业任务，以四履带结构完成重载作业任务；采用驱动一体化设计方案，应用一体机驱动单元，降低电控柜尺寸及质量，适应模块化系统；完善大尺寸变曲率空间内机器人定位、导航及焊缝识别功能；优化多传感器融合技术，提升待修复压力钢管的超标缺陷状态及分布模型精度。具体内容包括： (1) 设计面向压力钢管检测维护任务的移动机器人系统 (2) 面向大直径变曲率环境下的移动机器人适应性设计 (3) 基于多传感器信息融合的高精度定位技术研究 (4) 压力钢管检测维护工艺自动化 (5) 基于环境、目标任务及机器人运动特性的反馈控制及路径规划 (6) 机器人系统机构、电气及控制系统优化 此项目填补我国在大型压力钢管爬壁机器人检测应用方面的空白，对实现管道病害的完整评估、缺陷修复、防护作业具有深远意义。