在军方和警方执行城市安保工作时,如反恐场地的临时布控和建筑物楼宇间侦察监视等任务,战前和战时侦察获取准确的信息对于任务的顺利完成有着至关重要的作用,通过侦察员执行侦测任务具有局限性和危险性,因此提出采用特种机器人协助完成任务。目前执行此类侦察监测任务的机器人主要分为两大类:壁面吸附机器人和飞行机器人,壁面吸附机器人具有较长的工作时间,但是体积重量较大移动速度较慢;飞行机器人机动性好工作范围大,但是续航能力不足负载能力差。由于机器人侦测任务地点及工作时间存在不确定性,因此,研制机动性强且续航时间长的侦测机器人具有广泛的应用意义。针对续航时间长且机动性强的侦察监测机器人的需求,本文提出研制一款具有吸附功能的飞行机器人,进行机器人结构设计及力学分析,并重点开展了机器人的控制策略研究,通过仿真与样机实验研究验证机器人结构设计及控制策略的正确性和合理性。具体开展如下研究:首先,提出融合壁面吸附机器人和飞行机器人的优势,设计一款具有吸附功能的飞行机器人。根据技术指标设计机器人的总体结构,进行相关及静力学和空气动力学分析,在此基础上进行了机器人的动作规划,并为后文控制策略研究和硬件装置的选配提供理论依据。其次,根据机器人的动作规划进行机器人的控制策略研究,将机器人的控制过程分为飞行控制和翻转控制。搭建出机器人的飞行控制和翻转控制的数学模型;建立基于双闭环PID方法和反步法的飞行控制系统,并进行仿真分析验证飞行控制系统的性能;针对仿真分析翻转过程存在扰动的问题,提出基于自抗扰方法的翻转控制系统并进行仿真分析。最后,搭建具有吸附功能的飞行机器人样机,并通过实验验证机器人的结构设计和控制策略的正确性和合理性。划分机器人整体系统,提出机器人控制系统硬件方案并选配机械装置,搭建出机器人实体样机。根据机器人动作规划进行飞行实验、接近吸附实验、翻转实验、脱离实验和整体实验,验证机器人工作的可行性及稳定性,完成具有吸附功能的飞行机器人样机研制。