结构稳定,吸附可靠,控制灵活,同时具有较高的可靠性是爬壁机器人实现高空壁面作业的基本要求。本文结合国内外现有的爬壁机器人技术以及理论研究成果,研发了一种新型的步履式气动爬壁机器人原理样机,并对该机器人的设计方案、机械结构、控制系统、可靠性等方面进行了相关研究。(1)爬壁机器人整机结构与气动回路设计。通过对爬壁机器人国内外研究现状的总结与分析,本文构建了一种全新的步履式气动爬壁机器人三维模型,设计了成对长、短腿组成的全新移动机构,并对机器人可靠吸附状况下的抗滑落和抗倾覆条件进行分析,设计了组合式真空多吸盘配置,提高了吸附的适应性与安全性。(2)爬壁机器人蓝牙无线控制系统设计。结合步履式爬壁机器人特定的交替吸附步态以及功能要求,本文构建了一套蓝牙无线控制系统,上位机约定为Android手机客户端,STC89C52单片机作为主控芯片,约定为下位机。两者之间通过HC-06蓝牙模块进行串口通讯,通过单片机相应I/O口的输出电平,控制继电器开关电路,达到控制爬壁机器人的目的。(3)爬壁机器人关键零部件可靠性研究。针对步履式爬壁机器人对可靠性要求高的特点,利用模糊故障树分析法,建立了步履式爬壁机器人关键零部件的故障树,对各零件的可靠性进行定性和定量分析,获得了关键零部件的模糊重要度,从而为机器人的可靠运行提供了一定的理论依据。理论分析和爬壁机器人样机运行实验表明:本文基于步履式爬行方式研发的爬壁机器人,能够顺利完成直行、转向、越障等运动性能测试,并且具有运动过程平稳,越障性能较好,控制简单灵活的特点,实验结果验证了步履式气动爬壁机器人结构设计与可靠性研究的有效性。