大型球罐作为大容量压力容器在工业中广泛应用,其焊缝检测对其运营的安全性至关重要。传统人工检测成本高、效率低、危险程度高,设计出自动化焊缝探伤系统具有重要意义。本文设计了一套能够在球罐外壁爬行的轮式爬壁机器人,采用Mecanum轮小车作为移动平台,用于搭载超声波探伤设备进行超声检测。首先介绍了机器人的关键结构,设计了独立悬架结构、球面调整适应机构。通过静力学计算分析了磁吸附的可靠性,验证了结构的合理性。根据超声探伤的工艺及探头外形尺寸设计出超声探头夹具,并根据探伤原理分析缺陷尺寸的计算方式。针对爬壁机器人使用时可能存在的坠落隐患,设计可以沿水管爬行的辅助悬吊机器人以确保安全。在机器人的运动控制中,建立了机器人在球面的运动方程,结合Mecanum轮的平面运动分解求出机器人的运动学逆解,用以进行爬壁机器人移动控制。通过悬吊机器人的运动分析,利用ADAMS对悬吊机器人的越障进行了虚拟样机仿真,验证了越障运动的可行性。根据机器人检测系统的工作任务的分析,结合其工作环境的特殊性,设计了适用于整套设备的硬件系统。机器人控制系统部分的通讯采用CAN总线式分布结构,机器人与远程控制电脑采用无线局域网进行数据传输。最后通过实验对爬壁机器人在曲面上的运动效果进行分析,测试了机器人的曲面爬行性能,通过搭建管道实验平台证明了悬吊机器人的越障能力和运动的可靠性,并且在实验平台上进行超声仪器的使用测试,验证爬壁机器人探伤方案的合理性和应用价值。