在开展封堵作业时，管道封堵机器人首先通过容积法沿管道运行至故障管段。作业过程中，远程控制中心依托极低频电磁脉冲信号实现与机器人之间的双向通讯，所发射的动作指令经由通讯系统传输至机器人内部控制单元，进而启动其控制系统。在控制系统的指令下，三个并联液压缸依次驱动各自的锚定与封堵单元，完成卡瓦的坐封。当卡瓦与管壁接触后，液压系统继续作用，向聚氨酯密封胶筒注人高压流体，使胶筒径向膨胀并与管道内壁形成紧密接触，实现对管内介质的有效封堵，如图所示。
封堵单元坐封完成后，通过降低管道下游压力，利用管内压力进一步增强卡瓦与管壁之间的正压力，使封堵机器人可靠固定于目标位置。待故障管段修复作业完成后，通讯系统再次激活液压系统的解封回路，三个锚定及封堵单元的液压缸与聚氨酯密封胶筒同步卸载，完成解封过程。机器人在管道内压作用下沿压力方向回收至收球端。搭载大膨胀比聚氨酯密封胶筒结构的管道封堵机器人整体示意如图所示。
大膨胀比聚氨酯密封胶筒结构主要由聚氨酯密封胶筒、左侧弹性挡环、右侧弹性挡环及四条复位弹簧组成，如图所示。弹性挡环在径向方向上设置有开口，并在圆周方向均匀分布多个间隙结构，兼具较高强度与良好弹性。当油液注入聚氨酯密封胶筒内部的胀液容置腔并使腔内压力升高时，聚氨酯密封胶筒发生径向膨胀，过程中位于两端的弹性挡环能够随胶筒同步向外扩张，并与管道内壁贴合形成密封。同时双侧弹性挡环的存在不仅有效提升了聚氨酯密封胶筒的密封性能，还可抑制外突现象的发生，保证结构在膨胀过程中的稳定性与可靠性。
为准确表征橡胶材料的大变形力学行为，开展了单轴拉伸和体积压缩加载路径下的力学性能测试。通过获取不同应变状态下的应力一应变关系以及静水压力和体积比的关系，为后续本构模型参数辨识提供试验依据。拉伸及压缩试验如图所示。
聚氨酯密封胶筒以及两侧弹性挡环均为圆周，为简化计算时间，取1 /40作为研.究对象开展仿真计算，且复位弹簧仅辅助弹性挡环及聚氨酯密封胶筒回弹至原位置，仿真模型胶筒材料参数设置如表2所示，简化模型如图10所示。基于Abaqus软件开展有限元数值仿真模拟，实际工况下，聚氨酯密封胶筒在套入支撑筒后，向聚氨酯密封胶筒内部充压使得聚氨酯密封胶筒膨胀，以此研究聚氨酯密封胶筒与管壁间的接触压力。分析步选用静力学分析，由于聚氨酯密封胶筒计算过程中的非线性以及大变形特性，分析步需开启.几何非线性仿真计算，网格划分如图所示。http://www.sdyuantai.net/
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