在航运海事领域,对于运载大宗廉价货物的船货双方交易,主要通过水尺计重法测算货物重量。本课题研制一台磁吸附爬壁机器人,集合图像采集识别系统,实现船舶指定点位水尺的检测。结合功能要求对爬壁机器人进行总体设计,整机结构主要由三个单元构成,车体单元通过铝板配合连接块进行密封搭建;行走单元设计主动轮差速驱动配合万向球轮随动;磁吸附系统设计吸附组件实现气隙高度在2-11mm范围内可调。对爬壁机器人机械结构进行运动学和动力学分析。针对爬壁机器人在船舶壁面运行过程中的失稳情况,如壁面滑移失稳、壁面倾覆失稳和越障进行动力学建模和计算,建立系统的吸附力-重力-驱动力多参数模型,求出稳定工作所需要的吸附力,同时给出满足一定安全系数和电机裕度系数的系统驱动力,通过动力学仿真验证系统的运动特性满足设计要求。针对爬壁机器人的磁吸附系统,进行磁路方案设计和系统重要参数优化。建立磁力和磁能利用率与磁吸附系统多个参数的关联模型,最终确定出合理的磁铁尺寸、轭铁尺寸和气隙高度等参数,并进行吸附力的仿真计算,结果满足设计要求。针对爬壁机器人控制系统进行开发。针对水尺图像识别,改进了基于canny算子的边缘水线检测算法。对所研制的样机进行试验,分别测试了爬壁机器人的吸附性能、运动及越障特性和水尺采集与识别功能,测试过程中样机无任何失稳情况,且吃水检测结果误差小于3cm,满足设计要求。