斜拉桥和悬索桥是当今社会使用最广泛的桥梁,有着巨大的经济价值,与此同时,桥梁的安全性也是不容忽视的问题。缆索作为桥梁的主要承重部件,经常受到风振、雨振等极端条件的影响,需要定期维护,而缆索机器人的应用可以将工人从危险的高空作业中解放出来。国内外已有一些投入使用的缆索机器人,但针对与缆索机器人的动力学特性研究较少。一方面,机器人在缆索上爬行时会改变缆索本身的振动特性;另一方面,振动也制约着机器人的爬升能力。所以本课题以机器人-缆索耦合动力学问题为重点研究对象。本文的具体工作有:(1)设计机器人的总体方案。分析机器人的机械结构,讨论电机选型与传动方案,研究影响回收机构性能的关键参数,讨论控制系统方案;(2)分析机器人的爬升性能、防脱轨能力、越障能力等。研究滚轮在振动情况下的防打滑、防跑偏能力,以及相互间的关系;讨论影响越障性能的参数,并研究驱动轮所在位置对越障能力的影响。(3)研究机器人与缆索的共振问题。用瑞利商法求机器人-缆索系统的固有频率,用ansys有限元软件求机器人机架的固有频率,对机器人的结构振动以及振动控制方法进行讨论,设计阻尼减振器并用状态空间对其建模。(4)研究机器人与缆索的振动响应问题。用带集中质量的弦振动方程对机器人-缆索系统进行描述,分别用解析法和离散法研究缆索在瞬态激励下的响应方程,并在离散法的基础上进行仿真,研究机器人在不同位置时缆索最大振幅的变化;建立相似性模型,研究相似性实验方案。(5)对机器人进行室内实验。通过实验研究机器人的爬升能力、安全回收机构性能、机器人爬升速度;搭建振动爬升实验平台,讨论实验平台的设计方法,观察机器人在振动环境中的爬升性能。本文中的一些研究方法,对其他类型缆索机器人也具有参考价值。