随着移动机器人运用范围的扩大和作业要求的提高,特殊环境作业对移动机器人提出了更高的要求,攀援机器人能够达到人工作业无法达到的高度并完成相应工作。攀援机器人需要在复杂的环境中寻找合适的落脚点,同时需要考虑自身平衡。因此,根据攀援的环境如何生成既能使机器人整体不失平衡稳定性又能找到使得抓握壁面上的支撑点的路径规划是关键问题。本文分析了攀援的主要问题包括抓取、平衡和路径规划。针对自身平衡问题,首先对攀援运动进行静力学分析,得到静态稳定条件;其次推导动力学方程得到各关节驱动力或驱动力矩与系统物理参数、运动参数以及系统所受的负载之间的关系。最后以类人型攀援机器人为例,计算得到三点接触时的质心稳定区域,以此来保证更换抓握点的过程中机器人的自身稳定。路径规划以攀援机器人接触状态作为路径中的节点,从起始状态开始,将相邻节点相连构建状态图,在状态图中构建成本函数来描述每个节点的成本和相邻节点连线的成本,用Dijkstra算法在状态图中找到成本最小的路径。针对规划好路径,用CMA-ES算法规划每个关节的运动,对攀援运动进行模拟,用一个成本函数来评估姿态的好坏。根据攀援机器人运动要求完成了整体机构设计,确定了关节分布以及运动范围,计算了手臂和腿的正运动学以此来获得其运动空间。设计了腱绳驱动、机构自锁的手爪机构,腱绳驱动手指关节达到指定位置,通过关节处的自锁轴承使手爪能保持固定的抓取姿态。利用ADAMS软件对攀援运动进行仿真,分别在笛卡尔空间和关节空间中进行轨迹规划仿真,从关节的运动曲线出发分析两种方式的区别。然后对机器人从地面运动到墙面的过程进行仿真,分析接触力的变化,对比了四种速度曲线对机器人运动的影响。最后对手爪抓握性能进行仿真,对两种不同的握点类型以不同的姿态进行抓握,结果表明手指分布排列的扣槽抓握具有最好的抓握性能,伸展抓握虽然能作为抓握点进行选取,但是只能分担一小部分重力。