大型钢结构如钢架桥梁、大型储油罐、船舶和起重机械等长期在恶劣环境下大负荷工作,容易出现连接松动、表面锈蚀和断裂等现象,进而导致倾覆、坍塌事故。目前,主要依靠人工对大型钢结构进行缺陷检测,但人工检测工作强度大且存在安全风险。因此利用爬壁机器人取代人工进行大型钢结构缺陷检测作业已成为了未来的发展趋势。目前,能够投入使用的爬壁机器人很少,国内外爬壁机器人还处于实验室研发阶段。在研的爬壁机器人大多只能在单一壁面上爬行,没有壁面过渡能力,但机器人的实际工作环境中存在着许多复杂壁面。其次,在研的爬壁机器人大多难以做到机动性和吸附性的统一,壁面吸附装置产生的吸附力会成为机器人前进的阻力。针对上述问题,本文提出了一种新型电磁铁轮流通断电机构,并基于此机构研制了一种具有壁面过渡功能的履带式爬壁机器人,具体研究内容如下:（1）电磁铁轮流通断电机构和壁面过渡机构的研制。本文开展了新型电磁铁轮流通断电机构的研制,通过该机构中电磁吸附单元的轮流通断电,机器人能够实现机动性与吸附性的统一。本文还研制了新型的壁面过渡机构,通过该机构中花键齿轮与不同内齿轮的啮合,机器人能够同时实现凹凸壁面过渡功能。在此基础上,本文利用SOLIDWORKS三维建模软件开展机器人机械结构的设计;并通过ANSYS有限元软件对关键零部件进行强度校核。（2）爬壁机器人的力学特性分析。在对机器人静止状态的受力分析中,通过分析机器人处于下滑、纵向翻转和横向翻转临界点的工作状态,求取单个电磁铁所需产生的最小电磁吸附力,其值为63.7N。在对机器人运动状态的受力分析中,通过对机器人向上爬行和凹凸直角壁面过渡运动状态的分析,求取减速伺服电机所需提供的最小驱动力矩,其值为13.84N·m。（3）电磁铁的设计与优化。首先利用经验公式对电磁铁进行设计,初步确定电磁铁的各项参数;再利用COMSOL Multiphysics有限元软件对电磁铁进行电磁场仿真分析,进而对电磁铁的关键参数进行优化设计;最终优化过后的电磁铁产生的电磁吸附力可达到107.6N,满足设计要求。基于上述研究,本文加工制作了机器人样机并进行了机器人壁面吸附、转向和壁面过渡实验。壁面吸附实验结果表明机器人能够可靠吸附在多角度钢铁壁面上,证明了电磁铁产生的电磁吸附力满足使用要求。转向和壁面过渡实验结果表明机器人转向灵活且能够完成凹凸壁面过渡,证明了减速伺服电机提供的扭矩满足使用要求以及机器人各机构结构原理的可行性。综上所述,本文研制的爬壁机器人能够实现机动性与吸附性的统一,且可以同时实现凹凸壁面过渡。该机器人在大型钢结构巡检等方面会有较好的应用价值。