当前四轮磁吸附爬壁机器人转向多采用滑动转向方式,由于不具备转向装置,各驱动轮相对于机械本体固定,因而在转向时不可避免的出现转向滑移,使得爬壁机器人的运动路径改变,降低爬壁机器人的运动精度。针对这样的问题,本文设计一款采用轴-关节式转向的爬壁机器人,能够实现纯滚动转向,降低了转向功耗,提高爬壁机器人的转向稳定性和转向运动精度,完成了集运动精度高、负载能力强、运动灵活等优点于一身的四轮磁吸附爬壁机器人系统的研制。首先,设计了爬壁机器人的机械本体。在静、动态下对爬壁机器人进行受力安全分析,为吸附结构设计与驱动选型提供理论依据。通过对不同转向方式的对比分析,爬壁机器人选择轴-关节转向方式来解决转向滑移的问题。设计了转向结构、移动结构、吸附结构和总体结构的机械本体。其次,设计了一种复合模糊PI双闭环电机控制算法。该算法由前馈控制算法与模糊PI控制算法相结合。仿真结果表明复合模糊PI控制算法相比于传统PI控制和模糊PI控制,减少了响应时间和超调量,具有更好的跟随性和抗干扰性,验证了电机调速系统的设计方案可行。然后,设计了爬壁机器人的控制系统。分别从上位机、硬件、软件三个方面对整个控制系统进行设计。利用La BVIEW软件对上位机设计,主要是读取摇杆坐标信息;下位机采用STM32F103芯片作为核心控制器,完成对外围电路包括电源电路、SWD接口电路、编码器接口电路、串口通信电路、电机驱动模块电路等设计。控制系统的软件主要是对控制策略、电机控制程序、编码器测速程序、ADC采样程序等设计。最后,完成爬壁机器人样机实验。在实验室环境下对样机进行实验验证,实验结果表明采用轴-关节式转向方式的爬壁机器人能够提高转向精度和转向稳定性,验证了机械结构和控制系统设计的合理性和可靠性。