储罐作为一种存储设备被广泛应用于石油化工行业。传统的储罐清洗和检测等工作是通过人工作业的方式完成，存在着劳动强度大、施工周期长、安全性差、环境污染等问题。因此，越来越多的科研人员开始投入到对爬壁机器人的研究中。目前，爬壁机器人都是针对特定工况进行设计，功能比较单一。同时，其作业设备的驱动机构比较简单，只能实现相对于机器人本体的简单运动，对于大面积的壁面作业主要是依靠机器人本体的移动完成，且作业精度难以控制。因此，本文将通用构型机械臂应用到爬壁机器人上，作为其作业设备的夹持驱动机构，从而实现爬壁机器人的功能多样化，并提高机器人壁面作业的效率和精度。首先，本文通过分析爬壁机器人的作业特点，得出壁面作业机械臂特性需求，对其相关技术的国内外发展现状进行了介绍，引出本文设计的壁面作业机械臂，并介绍了本文的主要研究内容。接着，通过对机械臂的技术指标需求分析，并对比讨论多种机械臂轻量化设计方案，确定了基于单电机驱动技术的机械臂总体设计方案。然后针对单电机驱动的传动链以及关节结构进行设计。然后，对该机械臂的运动学模型、工作空间及雅克比矩阵进行了计算分析。其次，根据机械臂的具体功能需求，设计了针对单电机驱动技术的控制系统硬件部分，并基于VC++完成了软件部分的开发。再次，基于ADAMS对机械臂在壁面作业环境下的动力学特性进行了仿真分析，并对其动力学特性进行了优化。最后，对机械臂进行了重复定位实验以及末端轨迹追踪实验，研究分析了其重复定位精度并验证了其完成复杂末端轨迹的能力。