随着社会经济科技的发展,全社会用电需求越来越大,气体绝缘金属封闭开关设备（简称为GIS）由于其结构紧凑、可靠性高等优点,广泛地应用在电力行业中。经过长时间的工作,GIS内部会发生突发性故障,检修人员需拆解GIS设备并查找内部故障的位置和表现形态。传统的检测方法是通过人手持特种检测设备进行检测,存在检测范围有限、有盲区、效率低、操作不便等问题,导致后续故障检修工作难以较好展开。为实现GIS内部故障的高效检测,本文研制一款GIS内部检测四足爬壁机器人以代替手持特种检测设备,主要工作如下:通过对GIS复杂环境进行分析,制定机器人爬行检测的任务,提出机器人小尺寸、轻质量的结构要求,并基于此设计机器人结构:分析并选择机器人移动方式、吸附方式、关节驱动方式;基于机构学和运动学确定单腿机构构型、四足关节布局、连杆长度和4SRRR的机器人机构;建立机器人三维模型,并通过有限元方法分析其静刚度;利用半解析法估算机器人不同姿态下的关节扭矩和足端力,并基于关节扭矩和足端力的最大值确定关节电机型号和吸附结构。为实现对机器人的远程控制,建立由远程控制器-机载控制器-辅助控制器组成的机器人三方控制系统:确定各个控制器的主要功能,并为三方控制器搭建无线通信网络、三方通信协议;搭建包含总线舵机、惯性测量单元的机载控制器硬件系统;对真空吸附控制机制进行分析,并基于此搭建辅助控制器硬件系统,并编写其软件;搭建人机交互的远程控制器。建立机器人控制器架构和编写机载控制器软件:建立机器人四层级的混合式架构;将Free RTOS实时操作系统移植到机载控制器,并编写机载控制器系统初始化程序;基于有限状态机的行为建模方法,建立机器人3级状态机;编写关节舵机模块程序、惯性测量单元程序。为实现机器人在不同半径和姿态的管道内爬行,规划一种适合管道爬行的机器人静步态,并针对机器人在管道内爬行时出现步态相位异常、足端不能吸附、足端触壁时间未知、步态参数不能适应管道半径和姿态变化的问题,基于管道内机器人位姿感知方法,提出一种管道内静步态自适应调整策略,并对其中的实时步态相位检测、单腿触壁感知、步态参数调整、步态参数自迭代方法进行详细阐述。对机器人进行管道内步态验证实验,实验表明机器人能够在GIS管道内实现前后爬行和左右爬行步态;对机器人进行水平和竖直管道爬行实验,实验结果表明所研制的机器人能够在三种不同半径的水平管道和竖直管道内实现周向和轴向爬行。上述的机器人GIS管道爬行实验证明了机器人的结构和三方控制系统的合理性、所规划的静步态的适用性及自适应调整策略的有效性,同时也证明了所研制的机器人能够初步胜任GIS内部故障检测的任务。