为使爬壁机器人能在存在阶梯、交叉壁面以及曲面等钢质壁面环境中连续行走,本文提出了一种基于轮式移动机构的磁吸附壁面跨越爬壁机器人实现方案,它由结构对称的左右两车体通过自适应结构联接而成,包含主体支架、一对驱动磁轮、一对从动磁轮和四个辅助磁轮等结构。结合壁面跨越实现原理与过程的分析,确定了爬壁机器人的磁吸附方式、轮式移动方式、电机驱动方式和系统主要参数,详细设计了机器人的机械系统结构。提出了一种通过改变磁块排列方式来调节磁吸附力大小的永磁车轮实现方案,以及保证任意位姿状态下均能有四个磁轮与壁面接触的连接左右两侧车体的自适应结构。基于Halbach永磁阵列原理,分析了永磁阵列中磁块不同排列方式对磁场的影响,详细设计了磁力可调永磁车轮的具体结构,并对永磁车轮的结构进行了优化,使其在满足磁吸附力要求的同时实现结构的轻量化。模拟分析了磁轮旋转一周过程中磁吸附力的变化规律,以及车轮与壁面间间隙大小对磁吸附力的影响关系。针对爬壁机器人在竖直面、天花板以及跨越交叉壁面等行走工况,通过对爬壁机器人各关键姿态和交叉壁面跨越过程的力学分析,得出了实现爬壁机器人正常工作的磁吸附力要求,以及电机驱动力矩的变化规律。基于四轮滑动转向理论,分析并获得了转向过程中磁轮与壁面间相对滑动情况和作用于磁轮上阻力矩的变化情况。由此为爬壁机器人控制系统的设计提供了依据。