缆索作为斜拉桥的重要受力构件之一,其安全状况直接影响到桥梁的生命安全。目前,针对桥梁缆索的检测是以人工检测的方式为主,存在危险性高、效率低和成本高等问题。本文以研究缆索检测机器人自动化设备,来代替人工完成缆索检测、修复等工作。针对缆索检测的实际工程需求,拟解决缆索检测机器人的两大关键科学问题,主要包括:1.机器人能根据缆索直径(范围在（?）150?200mm)、缆索与桥面间夹角（15°~90°）、缆索上的障碍等要求自适应其运动机构;在瞬态风载作用下,机器人必须能安全、可靠、稳定工作。2.机器人搭载检测设备在高空进行检测,需根据缆索表面的形貌对表面缺陷进行判断及识别,对缺陷进行精确定位并记录缺陷的形状信息,便于后续的维护工作。针对缆索检测机器人的实际工程问题,通过调研国内外的研究现状,对大跨度斜拉桥缆索表面缺陷检测机器人进行研究,主要研究内容包括:1.完成了机器人本体的设计。通过运动方案的分析与比较,提出了一种基于弹簧预紧的轮式缆索检测机器人。对机器人本体的各个组成部分进行了结构设计、尺寸计算和参数分析。确定了闭环步进电机+带传动的驱动方式,为避免螺旋上升的情况,驱动策略采取三组轮系同步驱动的方式,增强其稳定性和适应性。2.建立了机器人动力学模型。针对在缆索与桥面夹角α的工况下,对机器人静止、运动状态进行受力分析和驱动条件分析。得到机器人作业角度和驱动轮与索面之间正压力的关系,以及机器人在该工况下的驱动力矩。将计算结果作为虚拟样机仿真的边界条件,分析缆索倾角α、缆索直径φ、摩擦系数μ以及预紧力F,与机器人所需的驱动角速度ω之间的关系。3.开发了缆索表面缺陷检测系统。采用离线检测的方式,对所获取的图像进行预处理工作,将工作中所产生的噪声进行降噪处理。运用形态学操作和边缘检测算子的原理,调整其核心参数,对缆索表面缺陷进行特征提取。构建VGG19网络模型,利用提取的边缘信息作为训练集,训练全连接层的权值及阈值,达到缆索表面缺陷分类的目的。4.制作了机器人物理样机并进行实验研究。利用控制变量法,对缆索检测机器人在不同倾角的状态下,测量其预紧力及牵引力,牵引力的实验值与理论值误差不超过10%。同时,视觉检测系统能够正常获取缆索表面信息。验证了力学分析及仿真模型的正确性、机器人结构的稳定性以及视觉系统的适用性。