随着我国各种类型船舶、直径达百米的大型油罐等大型装备的增多,往往这些装备需要定期地进行维修与维护工作。本论文针对该领域的现实需求,参考国内外爬壁类机器人的技术发展现况,设计出了一种适用于导磁面爬壁的机器人,在设计中融入了拓扑优化、模拟仿真等提高设计性能的方法。完成了机器人试验样机的实物研制,并对机器人的基本性能进行了测试。取得了以下成果:(1)通过研究国内外不同种类爬壁机器人,磁吸附履带式机器人更适用于船舶、大型油桶等外表为导磁面的物体。基于履带式爬壁特点,对机器人垂直爬壁与转向运动特性进行了分析,并对机器人的爬壁稳定性进行了分析,最后提出了机器人的设计方案。(2)完成了机器人的壳体、行走系统、传动系统等结构设计。对机器人侧板进行了拓扑优化,在保证机身强度的前提下实现了轻量化设计,有利于提高机器人的灵活性和负载能力;对电机驱动散热器进行了热仿真模拟并进行改良设计,提高了其散热性能,从而提高了电机驱动长时间工作的稳定性。(3)完成了爬壁机器人的控制系统方案的设计,包含机器人控制模块、行进驱动模块、传感器模块、通讯模块、图传模块、电源模块等设计。(4)完成了试验样机的制作,并对试验样机的吸附、爬壁、遥控等主要性能进行了试验测试。测试结果表明,该爬壁机器人达到了预期设计目标。本文的研究为爬壁机器人的进一步改进和提高提供了技术参考。