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針對管道機器人過彎時驅動輪與管壁間的相對滑動問題以及機體對管徑尺寸的適應問題，設計了采用單電機進行驅動并具有自主差動特性和自適應變徑特性的管道機器人。分析了機體差動機構的傳動特性，從理論上推導了管道機器人變徑機構工作狀態時的受力方程，得到了機器人運行時驅動輪與管壁之間的力學關系式。構建了機器人在管內的運動位姿模型，并研究了機器人在不同位姿條件下的模型中各個變量之間的對應關系。分別建立了管道機器人在彎管和變徑管中運行的虛擬樣機模型，最后通過仿真實驗對管道機器人的自主差動特性和自適應變徑特性進行了驗證。研究結果表明，管道機器人可以無干涉地通過彎管，在變徑管中運行時也能有效地實現自主變徑，并展現出了良好的驅動性能。
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