以石油输送管道焊接作业需求,提出一种用于管道外壁爬行的新型轮式机器人行走机构,能够躲避管道下方支撑柱、管道过弯。采用水平布置的全向轮和预紧弹簧组成的悬挂机构,过弯时弹簧适应弯道轮廓;机器人几何中心竖直安装了全向轮,行走时进行动态姿态调整。根据三维模型制作了物理实验样机,通过手动单轴电机控制实验证明了结构的可行性,同时得出机器人通过管道弯道的条件,即行走速度保持在0.4m/s以上,通过惯性越过焊缝,并修正碰撞后姿态,几何中心全向轮持续转动保持平衡。仿真分析了机器人全向轮和焊缝碰撞后的姿态及补偿修正问题,构件模型验证了实验中提高爬行速度机器人通过焊缝现象。