世界上大约80%的电是利用汽轮机所产生,汽轮机一旦发生故障,需要开缸检修,检查时间长,成本高。基于此本文研究一种软体爬行机器人,以期在不开缸状态下进入汽轮机内部探测叶片裂纹情况,从而大幅降低检修成本。本文的主要研究内容如下:主要包括驱动单元扁形弹簧布线方案和力学分析、ABAQUS仿真和实验论证、爬壁机器人结构设计、机器人运动学求解等内容。具体如下:首先,汽轮机叶片的分布形态确定机器人扁平型的身体形状,选择两段驱动单元串联的线-弹簧驱动形式,对驱动单元的运动学力学展开研究。为了研究达到更好的俯仰和偏航运动,利用几何法理论分析扁形弹簧布线位置、布线个数间距、弹簧的长宽高参数之间的关系。在MATLAB环境中进行了仿真实验,论证更好的布线方案、穿线个数和弹簧尺寸来更好地指导结构设计。并理论分析了扁形弹簧在受横向和纵向载荷时的变形位移关系。在驱动单元理论分析的基础上,对驱动单元开展仿真和实验研究。通过ABAQUS仿真软件,利用滑环约束,仿真验证尺寸不变的扁形弹簧的刚度和分析在俯仰和偏航运动下,不同穿线方案对扁形弹簧运动变形的影响。然后搭建实验平台,测试不同穿线个数方案下,俯仰和偏航运动的弯曲角度、位移和力变化量之间的关系。与前面几何法和仿真论证准确性并探究存在差异的原因,指导在更小的力下实现需要的运动姿态和轨迹。实验结果表明,穿线个数对偏航运动基本没有影响,在满足运动姿态的状态下,穿线个数越少,越容易实现俯仰运动。在驱动单元理论及实验研究的基础上,完成机器人的整体结构设计。分析汽轮机叶片整体尺寸、需要探测的区域范围和最危险区域,确定软体机器人整体尺寸大小。选取合适的吸附和移动方式,设计线驱动爬壁机器人的整体结构。设计预弯曲扁形弹簧,使得在运动过程中达到满足要求的运动角度和运动范围,校核计算刚体部分薄弱部分。最后,根据线驱动机器人的运动特点,对两段机器人进行几何法运动学分析,分析驱动空间、关节空间和操作空间之间的正、逆运动学,并分析机器人头部的运动范围,为机器人运动规划及机器人脚的准确落点控制提供理论指导。