爬壁机器人是一种能够稳定地吸附在壁面上并在壁面上移动的高科技机器人产品,在搜救、侦查等领域有着广泛的应用。由于现有的采用传统吸附方式的爬壁机器人在实际应用时仍存在一定的不足,为减小爬壁机器人的质量并实现对机器人的远程脱缆控制,本文针对低能耗、小质量、壁面适应范围广、基于PLZT光电压驱动的静电吸附式爬壁机器人展开研究,提出利用铁电陶瓷材料镧改性锆钛酸铅（PLZT）的反常光伏效应产生的高压静电驱动机器人的吸附单元,基于PLZT光电压输出特性的研究及静电吸附原理分析建立PLZT驱动下静电吸附力的数学模型并对吸附力的各影响因素进行实验研究,设计双履带及双足爬壁机器人的原理样机并通过爬壁实验验证基于PLZT光电压驱动的静电吸附式爬壁机器人的可行性。本文首先研究了PLZT光电压输出特性并建立了PLZT驱动下静电吸附力的数学模型。基于单片PLZT的等效电学模型、单片PLZT在光照阶段光电压输出的数学模型和光源关闭阶段光电压衰减的数学模型,分别建立多片PLZT串并联下光电压输出特性的数学模型,并通过实验验证所建立的数学模型;分析静电吸附原理,建立PLZT光电压驱动下静电吸附力的数学模型。然后,本文进行了光电压驱动下静电吸附力的影响因素的实验分析。针对使用聚酰亚胺膜及氯化聚丙烯绝缘膜制成的吸附电极,研究绝缘材料、壁面材质和导体面积对静电吸附力的影响规律;针对使用硅胶膜制成的吸附电极,研究连接方式、导体层面积、导体层材料以及单片/多片PLZT驱动对静电吸附力的影响规律。其次,本文设计了一种基于PLZT光电压驱动的静电吸附式双履带爬壁机器人原理样机。对双履带式爬壁机器人进行静力学和运动学分析,以进行原理样机的机构及控制系统设计;通过爬壁实验验证了原理样机在金属和电介质壁面上爬行的可行性。最后,为了实现机器人更灵活的爬壁运动,本文基于PLZT光电压输出特性的理论分析及不同类型的静电吸附电极吸附—抬起、抬起—重吸附过程的响应速度测试,分别进行了两种双足静电吸附式爬壁机器人原理样机机构及控制系统的设计,通过原理样机在壁面上的爬行实验验证基于PLZT光电压驱动的静电吸附机构和控制系统所采用的控制策略的可行性。