爬壁机器人是将壁面吸附能力和移动能力集合于一体的特种作业机器人,在众多行业及领域如核工业、建筑行业、消防部门、石油工厂、造船、反恐等具有广泛的应用。随着科学技术的发展,国内外许多研究人员已经或正在开发一些爬壁机器人,但是,已有的爬壁机器人系统因其自身的一些缺陷和不足,影响着这类机器人系统得到更加广泛的应用,比如不同的吸附方式适用于不同的作业环境,不同的运动方式可能又会被某些作业环境所局限等等。为此,深入开展爬壁机器人系统新的吸附方式研究并集成开发新型爬壁机器人系统具有重要科学意义和实际应用价值。该论文在分析研究爬壁机器人的研究进展和研究成果、已有爬壁机器人系统的特点和不足的基础上,研究采用静电吸附作为机器人的吸附方式,设计了一种结构简单,控制方便的爬壁机器人系统,具有重量轻、噪声小、低功耗、结构简单以及适合多数壁面的特点。该论文研究了导体壁面和电介质壁面静电吸附原理。将电介质壁面的高压导电情况简化为电容电路模型并通过静电场能量和虚位移定理得到了膜的静电吸附力计算公式;利用Ansoft Maxwell仿真软件对三维同心圆结构吸附膜吸附壁面的工作情况进行了模拟,并得到了仿真的静电吸附力;对两种材料不同激励电压下的仿真静电吸附力进行了记录;并对二维双电极型静电吸附膜进行了仿真。该论文研究了爬壁机器人足部简化模型的静力学机理。对机器人在壁面上的滑落失效和倾覆失效进行了静力学分析;根据静力学分析和Maxwell仿真的静电力,综合设计了基于同心圆结构吸附膜的静电吸附双足爬壁机器人的机械结构;完成了机器人的各个模块的设计和软件的设计开发,包括对于高压升压模块进行了系统的分析与设计。该论文还对爬壁机器人的控制系统进行了研究,主要包括PC端软件的设计与编写、下位机以Arduino UNO控制板为核心控制系统、PC端和下位机之间的数据通信、命令传达、执行等,控制机器人完成运动、采集信息等任务,并将相关数据返回PC端以供操作人员进行下一步操作。该论文最后对制作的机器人系统模型进行了吸附和驱动实验,验证了静电吸附爬壁机器人系统的正确性和适用性。