世界上现存木结构古建筑数量众多,且历史悠久,木结构内部不可避免存在虫蛀、腐朽等。如何对其进行健康检测已成为一个亟需解决的问题。针对目前已有检测方法存在检测精度低、操作复杂、损伤被测木结构以及难以实现三维成像等不足,结合CT(计算机断层扫描)成像技术,研制了一种建筑木立柱攀爬机器人。该机器人采用主副体环抱式+旋转机构的结构设计,兼具攀爬精度高、负载能力大和可靠性高的优点,可将CT扫描仪精准运送至木立柱需要扫描的位置进行CT扫描,进而完成木立柱内部结构三维图像重建,为木结构建筑健康检测提供新的技术手段。同时,以攀爬机器人精确攀爬和高可靠性等要求为控制目标,结合机器人系统本身的非线性特性,开展了非线性系统自适应控制方法研究。首先,针对机器人关节驱动电机存在的输入死区和饱和现象,结合模糊逻辑系统和funnel(漏斗)控制技术,研究了一种同时带有未知输入死区和饱和的自适应模糊funnel非线性控制方法,以提高机器人攀爬精度。其次,为确保机器人攀爬过程中的安全性,利用预设性能控制技术,提出了一种新的无限时间和有限时间动态预设性能自适应非线性跟踪控制方法。然后,考虑攀爬机器人控制信号的无线网络传输,基于事件触发控制技术,设计了一种新的事件触发自适应非线性跟踪控制器,以减少无线网络通信数据量。最后,以机器人负载变化等原因引起的虚拟控制系数未知问题为研究对象,鉴于实际应用中因虚拟控制系数变化范围过大引起的控制器异常问题,研制了一种带有未知输入非线性和虚拟控制系数的自适应非线性控制器。上述控制方法不仅完成了稳定性证明,而且分别针对通用非线性系统和攀爬机器人旋转体进行了应用测试。全文共七章,内容介绍如下:第一章:针对建筑木结构的健康检测需求,论述了研制木立柱CT扫描攀爬机器人的必要性,并概述了国内外攀爬机器人的发展现状。同时,针对攀爬机器人控制过程中需要解决的理论问题,综述了相关控制理论的研究现状。第二章:介绍所研制的木立柱CT扫描攀爬机器人的结构、控制系统设计以及需要解决的控制问题,为后续非线性控制方法不仅提供了研究对象,同时搭建了实际应用平台。第三章:研究带有未知输入非线性的自适应模糊funnel控制问题。提出了一种可同时逼近未知死区和饱和的光滑函数,并结合模糊逻辑系统和funnel控制,设计了一种同时带有未知输入死区与饱和的自适应模糊funnel控制器,解决了机器人驱动电机的控制输入死区与饱和问题,保证了机器人的攀爬精度。第四章:研究非线性系统自适应预设性能跟踪控制问题。提出了一种参数随跟踪误差变化而实时调整的动态性能函数,进而结合有限时间控制,设计了一种有限时间动态性能函数。然后,以带有零动态的严格反馈非线性系统为研究对象,研制了动态预设性能自适应跟踪控制器,确保了机器人攀爬的可靠性。第五章:研究基于事件触发的非线性自适应跟踪控制问题。针对虚拟控制系数不确定这一难题,在不使用Nussbaum(努斯鲍姆)增益技术、模糊逻辑或神经网络的前提下,提出了一种解决虚拟控制系数未知问题的新方法。而且,设计了改进的事件触发控制策略,并研制了一种新的事件触发自适应跟踪控制器,减少了无线网络通信的数据量。第六章:研究带有未知输入非线性和虚拟控制系数的自适应跟踪控制问题。将虚拟控制系数转换为已知函数加未知有界项的方式,结合第三章所提出可同时逼近输入死区和饱和的光滑函数,并利用Nussbaum增益技术和辅助变量,设计了一种新的自适应跟踪控制器,可适用于虚拟控制系数大范围变化的机器人系统。第七章:总结了本文的主要工作,并展望下一步的研究方向。