空间站舱内设备众多,为最大利用空间,在设备与舱体间形成很多狭小的空间。由于人体呼吸等因素,可能导致舱壁结合处结露或者霉变。因此发展舱内狭小空间可达的检修机器人具有特别重要的作用。在轨机器人面临的最大难题是机器人与舱体间的可靠接触吸附机制,基于仿壁虎干黏附机制的仿生机器人是目前已知最佳的解决方案。而基于干黏附的仿生机器人黏附的预压力和脱附力会对机器人的稳定附着产生很大影响。特别是干黏附带来的脱附冲击问题及四足干黏附机器人爬行表面的全向移动策略仍然是难点,目前尚未解决。针对上述爬壁机器人的共性难点展开研究,本文主要工作包括:(1)结合壁虎的黏附机制和匍匐运动机构低质心的特点,设计了一款基于干黏附的仿壁虎机器人IBSS-II-2。其脚掌结构及黏附脱附方式决定了黏附的稳定性,设计实验对不同厚度的脚掌黏附片的黏附接触性能和抗振动能力进行测试,对实验结果进行统计分析得到合适的黏附片基材厚度。另外开发了多层级的控制系统和易移植的软件架构用于实现IBSS-II-2的外部信息输入与关节运动控制,并保证该软件控制系统具备实时性。(2)干黏附仿壁虎机器人的稳定性不同于普通四足机器人,其很大程度上受到脱附过程的影响,故根据剥离模型对剥离过程进行了分析优化,实现了足底的平缓脱附。本文分析了黏附片基材厚度对黏附片剥离性能的影响原因并加以验证,同时也进行了整机负载和整机脱附角实验。为实现IBSS-II-2的运动剥离行为,以单腿为例计算了单腿的运动学正、逆解及雅可比矩阵。结合Kendall模型和足间的运动平衡协调对足端轨迹与步态进行了规划。(3)针对干黏附爬壁机器人普遍存在的脱附瞬间振动引起运动不稳定的情况,本文从运动伺服层入手,结合速度剥离区域模型,提出采用改进型自适应电机控制来完成IBSS-II-2的运动控制任务,通过单腿和整机实验证实了该方案的可行性。在实现IBSS-II-2横向运动过程中,通过“Y型”锁合模型与Kendall模型解释了IBSS-II-2在横爬过程中脱附轨迹的优化问题,并通过实验加以验证。(4)为使IBSS-II-2具备自主避障能力,根据IBSS-II-2的计算能力,受动物小叶巨大运动检测器视觉机制的启发,设计了一种低复杂度的双目LGMD(Lobula Giant Movement Detector)移动检测算法,经仿真与测试验证了该方案的可行性及其局限性。