本文的研究是以风机塔筒的焊缝检测为实验目标，开发一台模仿壁虎肢体形态功能并集成先进的激光传感器、嵌入式设备和自动焊缝图像识别技术的四履带永磁吸附壁面移动机器人，该机器人具有壁虎的肢体形态特征，可以适应小半径圆柱面或圆锥面等复杂的壁面环境。　　为使机器人在焊缝检测过程中实时获取有效的焊缝信息，本文设计一套基于十字型交叉结构光传感器的图像采集设备。其原理为由激光器投出一对正交的激光束平面，投影到焊缝表面形成十字激光线，并由摄像机实时采集焊缝表面信息。在被采集的图像中，激光线的弯曲变化反映了焊缝的表面3D信息，为焊缝识别与跟踪提供输入信息。当机器人运动到横纵焊缝交叉区域时，十字型激光线可以同时检测到两条焊缝，机器人可以根据测量结果控制机器人的运动姿态。　　根据激光线和焊缝的时空连续性，本文构建一套基于时空级联隐马尔可夫模型的焊缝跟踪与测量系统。空域和时域上的两个级联的隐马尔可夫模型分别用于提取激光线和在激光线上跟踪焊缝位置。根据传感器设计过程中的模型和参数，焊缝表面的3D信息可被计算获得。同时，对焊缝特征点的跟踪可以规划机器人的运行路径和超声波探头的检测范围。　　本文介绍爬壁机器人的结构并建立机器人力学模型和运动学模型，分析机器人运动学的动能方程。根据机器人运动学模型和力学模型，再结合视觉传感器及焊缝跟踪结果，构建基于混合视觉伺服模型的机器人控制系统。建立图像坐标系、摄像机坐标系、机器人坐标系、塔筒坐标系等空间的对应关系，并计算从图像坐标系到摄像机坐标系再到机器人坐标系上焊缝特征点的运动微分方程、建立雅可比矩阵。最终通过李雅普诺夫第二方法的稳定性判据分析爬壁机器人焊缝跟踪系统及控制模型的稳定性，以及对系统中所涉及各个参数值的约束条件。