永磁吸附式管外壁爬行机器人（MCR-II型）不但能够在直径200mm以上的管外壁爬行而且能在直径500mm以上的管内壁爬行,甚至也可以在平面爬行,进行铁磁性壁面的检测和维修作业。可以广泛应用于石油化工、核工业、风电工程、桥梁建筑等领域,能够极大减少人工作业的风险,提高效率。本文开展了以下研究内容:提出了永磁吸附式管外壁爬行机器人设计方案,对磁吸附机构和轮臂变径机构进行了分析和仿真计算。基于变磁力吸附单元提出了一种磁力精确控制方法。对轮臂变径机构进行了最优化设计,并实现了爬管机器人沿管道外表面周向运动,并进行了虚拟样机仿真。设计了轮臂式磁吸附爬行结构。基于对称的双滑块摇杆机构,实现了大管径变化范围内的吸附爬行。建立了运动学模型,控制轮臂和磁吸附结构协同工作,可实现MCR-II沿管壁的周向间歇爬行运动。对轮臂式爬行机构进行了最优化设计。以周向运动步长最大为优化目标,机构的干涉为约束条件,获得各杆件长度的优化值。运用MATLAB最优化工具箱,实现了全局最优解。分析了磁吸附单元的吸附能力。通过ANSYA Maxell对磁吸附单元建立二维简化模型,分析吸附距离、励磁方向这两个参数变化对磁吸附力大小的影响,导出关系曲线,利用MATLAB分别分析吸附距离和励磁方向以及两者同时变化时磁吸附力大小的变化,导出变化曲线并拟合函数,通过局部试验进行验证。对轮臂式爬管机器人周向运动进行了步态分析。通过Solid works建立三维模型,并在Auto CAD中简化了周向运动机构简图,依次分析爬管机器人周向运动每一个动作。运用有限状态机,建立了步态模型并确定了相关参数。整机的仿真分析。将三维模型导入ADAMS中,设定相关参数后进行运动仿真,得出周向运动仿真动画以及关键点参数曲线。