社会的发展为机器人提供了广阔的应用空间,爬壁机器人作为机器人的一个重要分支,其发展也越来越受到社会和学术界的关注。磁吸附爬壁机器人因为吸附力大,不需要外设能源设备的特点,被广泛应用。现有的磁吸附机器人分为接触吸附和非接触吸附两类,但都存在环境适应能力和越障能力差,吸附不稳定,易倾覆等问题,这严重阻碍了爬壁机器人在实际环境中的应用。面对现有的问题,本文设计一款永磁吸附爬壁机器人,使其具有很好的越障能力,同时可以实现在三维空间直角壁面上的过渡,从而增强爬壁机器人适应环境的能力。首先,设计爬壁机器人的机械结构。先利用有限元软件ANSYS/Maxwell 3D进行永磁体的磁场分析,通过对比分析选出合适的永磁吸附结构。再通过三维设计软件SolidWorks设计爬壁机器人的零件结构和整体的三维结构。最后制作爬壁机器人的实验样机。其次,对爬壁机器人进行力学分析得出爬壁机器人的安全吸附条件和速度位移变化规律。建立爬壁机器人的ANSYS/Maxwell 3D仿真分析模型,对爬壁机器人运动状态变化时磁力的变化进行仿真分析,得出爬壁机器人越障和壁面过渡时磁场的变化特点。又通过单个运动模块壁面过渡与爬壁机器人壁面过渡的对比分析指出分体式爬壁机器人的结构优点,仿真结果对实验设计有重要的指导作用。然后,利用ADAMS软件进行爬壁机器人的动力学仿真,包括:垂直壁面爬行、越障、壁面过渡等运动状态,得出爬壁机器人速度、位移和驱动力矩的变化特点,验证设计的可行性。最后,设计实验,对爬壁机器人样机进行实验验证,实验结果表明爬壁机器人可以完成爬行、越障和壁面过渡的任务要求。