在黄土地质灾害易发的背景下,准确有效的原位探测黄土地质信息成为研究黄土边坡地质结构和强度变化的关键,传统的测试方法和原位探测仪器一般采用间接测试方案,难以控制定位而准确获得结构面和潜在滑面的强度等关键原位参数,从而无法阐明其强度变化规律,为研究黄土变化规律、劣化过程及互馈致灾机理,预防重大边坡滑移灾害的发生,研发孔洞机器人协同探测系统获取黄土地质原位信息成为首选的解决方案。黄土孔洞机器人主要面对黄土孔洞变径、湿陷和塌陷等工况,对于黄土孔洞变径,控制系统采用基于压力反馈的全量式PID控制算法实时调整变径机构的伸缩,通过测量变径机构连杆处受力大小计算驱动轮和孔洞内壁的预紧力,判断此时是否满足机器人正常行驶的预紧力的要求,通过反馈调节改变步进电机的行程,改变自适应预紧力的大小从而保证机器人的正常工作;对于塌陷工况,采用角度-速度双闭环增量式PID控制算法实时调整三组驱动轮的行走速度,内环角度环根据机器人姿态的变化调整三组减速电机的运行速度,使得机器人在塌陷工况下具备一定的通行能力,外环速度环是保证在机器人姿态不发生变化情况下,机器人三组减速电机能够同步运行,具备一定的越障能力,实现较好的通行性能;黄土湿陷的工况则需要多节机器人进行协同配合,制定了单节机器人协同控制策略。通过黄土孔洞机器人控制功能分析,进行硬件系统方案设计和电路设计,完成下位机控制系统软件编程设计,并使用Visual Studio 2015平台和Microsoft SQL Server 2014进行上位机测控平台的开发,实现机器人运动状态的远程监控和数据存储。文章提出的采用电阻式应变片测量弯矩来感知孔洞内壁与驱动轮之间的预紧力,采用MPU6050角度传感器和编码器组成双闭环控制,采用定时中断的方式并结合PID控制器周期性调节电机运动状态,实现对孔洞变径和塌陷工况的自适应,为管道机器人变径和姿态调整提供了一个很好的参考。