太空电梯是一种连接地面和近地轨道的运输系统概念,旨在将空间载荷在不使用运载火箭的情况下,由攀爬机器人沿天-地带缆从地球表面直接送入太空或轨道,有望根本上解决运载火箭发射成本高昂、发射周期和频次受限等问题。攀爬机器人是太空天梯的核心部分,面临着高负载-自重比、高移动速度和高可靠性等技术挑战。为此,本文提出了一种针对带缆的、可主动调节夹持力的小型高速、大负载-自重比的天梯（太空电梯）攀爬机器人机构,针对攀爬机器人的爬升机构、吸附机构、运动学及动力学等关键问题进行了研究,主要研究内容有:1)天梯攀爬机器人结构设计与部组件选型设计。从爬升方式、驱动方式、传动方式和吸附方式等方面对现有攀爬机器人方案和攀爬环境进行了对比研究,确立了研究目标和技术指标,在此基础上提出了一种面向带缆的轮式天梯攀爬机器人结构方案,并对各核心部组件进行了设计选型和强度校核,建立了理论分析及试验验证的对象与基础。2)天梯攀爬机器人运动学与动力学分析及仿真。根据机器人的实际运行环境,对天梯攀爬机器人进行运动学分析,得到了攀爬机器人在不同状态下的运动学关系式和驱动胶轮上任意一点的速度方程;分析攀爬机器人整机和攀爬带之间的共振特性,对攀爬机器人驱动胶轮进行了动力学分析,求解了最佳的驱动胶轮滑转率和附着系数,为机器人运动控制与样机研制奠定了理论基础。3)天梯攀爬机器人原理样机实验研究。基于攀爬机器人结构方案,以及运动学、动力学分析结果,试制了攀爬机器人原理样机与试验平台,设计了攀爬机器人控制系统,完成了攀爬机器人和实验平台的联合调试,以及不同角度爬升、负载能力验证、最大速度验证、动力匹配等系列实验),验证了攀爬机器人结构设计与理论分析结果的可行性和有效性,为太空天梯的研究及相关攀爬机器人的设计提供了理论和技术参考。