爬壁机器人是一种能在竖直壁面上移动,并能完成特定任务的复杂机电系统。特别是对于微小型爬壁机器人而言,由于其具有的隐蔽性、环境适应能力方面更强,因而在反恐侦测、灾后搜救等特殊应用场合具有巨大的实用价值。尽管已开发出多种吸附类型的爬壁机器人,但传统吸附方式在实际应用上均存在着不同程度的缺点和不足。基于国内外爬壁机器人的研究进展,为扩大爬壁机器人的壁面适应性,设计出了一款质量轻、体积小、功耗低的微小型静电吸附方式爬壁机器人,主要的研究工作如下:首先,对国内外爬壁机器人研究状况进行分析,研究了传统吸附方式的爬壁机器人以及新型的静电吸附方式各自的性能特点,为设计采用适应的、满足需求的吸附方式奠定基础。其次,从壁面材料性质出发,将壁面材料分为导体壁面和电介质壁面,建立了导体壁面上静电力吸附模型及计算公式,并对电介质表面静电力进行定性分析。通过Ansoft Maxwell仿真软件对导体壁面及电介质壁面静电吸附模型进行三维建模,并利用仿真的静电吸附力结果验证模型计算式的正确性。然后,从爬壁机器人壁面安全性角度出发,分析研究了静止状态下爬壁机器人所需满足的最小静电吸附力及运动状态下,爬壁机器人的运动微分方程及电机所需提供的最小转矩力。再次,对设计的爬壁机器人样机系统进行介绍,分析其各个组件的构成及其功能,并提出了一种利用双舵机驱动双足式移动的爬壁机器人构想。最后,对静电吸附膜进行吸附实验,并与理论模型计算值、仿真值进行比较验证;对微小型爬壁机器人样机系统分别进行吸附性能实验及移动性能实验验证。经实验验证,爬壁机器人样机可在摩擦系数相对较大的竖直大理石、玻璃壁面上运动;铝合金导体壁面约为80°倾角时,能稳定运动。实验验证了静电吸附方式应用于爬壁机器人上的可行性及其应用价值。