壁面移动机器人属特种作业机器人,在核工业、石化企业、建筑行业、消防部门、船舶等领域均有广泛的应用,自二十世纪六十年代出现以来,一直受到世界各国的关注。本文研究的水下船体表面清刷机器人是壁面移动机器人的一种类型,具有广阔的应用前景。论文系统综述了船舶水下清刷技术和壁面移动机器人技术的发展,总结船舶水下清刷作业和壁面移动机器人的国内外发展现状和应用情况,针对水下作业环境的特点,提出永磁履带和推力器组成的复合吸附方法,完成了水下船体表面清刷机器人的总体结构设计,对清刷机器人复合吸附力、运动性能、清刷效率进行了研究。复合吸附力的分析是论文的关键,本文建立清刷机器人的稳定平面,将清刷机器人的稳定性研究转化为对稳定平面的失稳研究,得出清刷机器人稳定性条件,从而得到磁吸盘吸附力和推力器推力的关系。建立清刷机器人的直线运动方程,分析清刷机器人直线运动稳定性;对清刷机器人沿船体表面上下直线运动受力分析,研究直线运动驱动平衡条件,分析直线运动性能和复合吸附力的关系;建立无滑移转向运动学、动力学模型分析转向灵活性和复合吸附力的关系。论文最后从清刷机器人的清刷机理入手建立清刷效率评判体系,建立盘刷接壁点运动方程,分析清刷机器人行驶速度、盘刷转速和清刷效率的关系;建立盘刷动态受力模型,研究清刷机器人运动稳定性和清刷效率的关系。水下船体表面清刷机器人的研制为壁面移动机器人开辟了一个新的应用领域。