机器人技术的应用越来越广,攀爬机器人作为机器人技术的一个分支,不管是在研究还是在应用方面都取得了一定成果。目前存在的爬杆机器人中,种类最多应用最广的要数尺蠖式爬杆机器人,运行状态最稳定的是自锁式爬杆机器人。当然还有很多其它类型的爬杆机器人,这些爬杆机器人都有各自的优点。但是,大多数爬杆机器人都采用了单一的结构设计方法,这种设计方法导致这些爬杆机器人在具有独特优点的同时,也具有相应的缺点。因此,如果能够根据不同类型的爬杆机器人综合出一种新的爬杆机构,该机构具有多种爬杆机器人的优点,这样就能够进一步开拓攀爬机器人的应用领域。目前,运用并串联混合式结构来进行爬杆机器人结构设计的研究还很少。当前的爬杆机器人结构大多是采用单一的串联式结构或者并联式结构;它们都不能把串并联结构的优点相互结合。因此,本文以能够实现攀爬运动为目的,以斯图尔特平台为基础,以自锁原理、并串联混合式结构以及模块化设计原理为理论基础,设计出一种新型并串联爬杆机构。首先,对研究现状进行分析,然后对实际应用进行分析并提出整体方案,根据应用分析的整体方案对机械结构的各部分进行设计;然后利用三维软件ProE对该机构进行详细的建模和装配,得出爬杆机器人的整体结构。然后,对该结构进行运动学分析,主要研究了爬杆机构的自由度特性,通过运动机构影响系数理论推导出了爬杆机构的速度和加速度的数学模型,又对该爬杆机构的运动空间进行了分析,并用ADAMS进行运动学仿真。然后,针对该爬杆机器人的结构,对运动控制系统硬件平台进行搭建,以STM32微控制器作为控制系统硬件的核心,设计出控制系统的基本电路以及LCD显示电路和步进电机控制电路。最后,基于硬件电路和机器人的运动控制要求,设计出各部分的程序,主要包括主程序、电机控制程序、按键操作程序和LCD显示程序;最后做出实验模型,进行试验测试并分析试验结果。