随着经济的发展,壁面作业需求迅速增长。攀爬机器人可以代替人工完成诸如管道检测、高楼壁面清洗、应用救援等人力难以完成的工作。1986年以来,国内外专家学者研发了多种运动形式的攀爬机器人,但是攀爬机器人应对不同障碍物越障与实际工程应用仍是一项难题。本文设计了一种含柔性吸附材料的负压移动模块与三轴机械臂组成的越障攀爬机器人。基于李群李代数与旋量理论,从位姿变换的指数积方程入手,推导了攀爬机器人空间速度雅可比矩阵,用参数化的方法避免了计算过程中特殊位置奇点。推导了李群李代数形式的拉格朗日动力学方程,通过仿真验证了李群李代数法建立动力学模型的正确性。建立负压移动模块力学模型,求解在关节越障运动下为防止运动失效,真空腔所需最佳吸附力。考虑吸附材料柔性对越障攀爬机器人中的负压移动模块进行动力学建模,通过集中质量离散法推导得到复合柔性吸附材料动力学方程,根据刚柔耦合的理论分析了柔性吸附材料与真空腔体的运动递推关系,再利用拉格朗日动力学原理对负压吸附移动模块完成了动力学建模。对负压移动模块进行不测力法模态试验,排除了其他振动源与机器人系统产生共振从而对后续振动特性分析产生影响。建立反映攀爬机器人动力学耦合程度的数学模型,推导出负压移动模块内部关节运动到真空腔运动的动力学耦合矩阵与柔性吸附材料振动到真空腔运动的动力学耦合矩阵。通过有限元软件和多体动力学软件联合仿真,建立负压移动模块柔性吸附材料与机器人的刚柔耦合仿真模型。通过差速驱动运行曲线轨迹观察吸附材料受力变形规律,分析得到改变加速时间与减速时间的占比可以有效的减小攀爬机器人的振动幅值35%。通过观察振动响应,得到柔性吸附材料的弹性模量的增加与刚性结构质量的减小会降低吸附材料与攀爬机器人刚性部分动力学耦合程度。对攀爬机器人中的负压移动模块进行样机实验,测试了不同吸附材料弹性模量与不同刚性结构质量下负压移动模块的振动响应,通过与仿真结果对比验证了仿真结果的准确性。测试了负压移动模块不同真空度下的动态负载与静态负载。分析测试得到一定程度真空度的增高与角速度减小可以降低负压移动模块真空腔上的振动。通过测量真空度与流量得到负压移动平台运动稳定性与不同壁面适应性。通过对比分析负压移动模块可提供的吸附力范围与理论吸附力,得到负压移动模块可以为攀爬机器人直角面越障提供吸附力保证,为攀爬机器人的驱动控制与工程应用奠定基础。