爬壁机器人属于特种机器人,可作业于斜面、竖直壁面及弯曲壁面,极大拓展了机器人的活动空间,因此在众多领域得到应用。然而现有的磁吸附爬壁机器人却普遍存在着适应能力差、运动灵活性差的缺点。为了保证吸附可靠、运动灵活,设计了一种新型的轮式磁吸附装置,并在其基础上展开了磁吸附爬壁机器人的研究。根据爬壁机器人工作环境及应用特点,选择永磁吸附,针对以往磁吸附机构的不足,在对静态磁场分布特点研究的基础上,设计磁路,设计了一种吸附稳定、壁面适应能力强的新型轮式磁吸附装置。运用Ansoft-Maxwell数值仿真软件对永磁轮进行三维静态磁场仿真,得到磁感应强度及磁力线分布图,验证了设计的合理性,并对永磁轮结构进行优化。在此基础上,完成机器人本体的结构设计,建立机器人在工作空间任意位姿的模型,从防止机器人失稳的角度研究了机器人的吸附条件:分析了机器人壁面适应性与越障性能的影响因素;对其在平面上的运动进行了建模和分析,借助于Matlab进行仿真和验证;运用ADAMS分析软件建立机器人虚拟样机系统,对机器人在钢制壁面上运动及爬越焊缝过程进行动力学仿真分析,为爬壁机器人的可行性提供了基础。最后,将机器人各个零部件进行加工、安装和调试,对永磁轮及机器人本体进行实验测试,得到相关实验数据,验证磁轮设计的合理性及机器人设计的科学性,为爬壁机器人的结构设计提供了新的思路。