进入21世纪以来,中高层建筑打磨施工需求量逐年增加,传统施工方法由于效率与安全方面存在许多问题已经无法满足营建需求。因此学者希望用机器人替代或协助人类,达成改善建筑作业环境、提高作业效率的目的。但是高空作业机器人不合理的能重比会造成工程浪费或者安全事故,如何在保证机器人作业性能的同时降低其质量是亟待解决的问题。本文基于建筑墙面打磨需求,对爬架式建筑外墙打磨机器人关键技术进行研究。主要研究内容如下:第一,查阅总结文献并结合研究目的提出机器人设计需求,在满足机器人功能需求的前提下完成机器人总体结构设计与具体部件细化设计,搭建了基于倍福系统的机器人下位机硬件系统,并简述了机器人的工作流程。第二,验证初始设计是否符合设计需求中的强度、刚度与可靠度等力学需求;在初始验证符合设计需求的情况下将其结果作为约束条件,以零件质量为目标函数对其进行拓扑优化并进行光顺化处理,完成机器人的轻量化设计。第三,为保证机器人高空作业过程的安全可靠与末端定位精度,轻量化设计的基础上对关键部件进行动力特性分析,了解机械臂底座振动特性并计算出其在激振频率范围内的动力响应变化规律;通过概率模型分析机器人整体支撑结构可靠性和可靠性灵敏度。第四,对机器人整体运动学进行建模并分析固定机械臂的实际运动性能;为优化机器人转弯过程,提出了转弯过程中轨道式移动平台基于位置的速度控制算法;根据固定机械臂各平面上的作业能力,合理布置机器人轨道位置;建立目标方程优化移动平台的作业位置间距与滑台的作业位置间距提高机器人作业效率。第五,系统集成测试。按设计图纸完成机器人的加工、装配及测试,验证设计方案的合理性;对移动平台在轨道上的运动性能进行试验,验证基于位置的速度控制算法以及机器人轨道定位精度;测试机器人力控系统,验证作业稳定性及安全性;对机器人进行打磨作业测试,验证其相比人工作业的高效率。