钢制壁面作业机器人作为能够在复杂壁面环境下灵活运动的特种机器人,在船舶、化工等行业应用广泛。但目前钢制壁面作业机器人普遍存在曲型壁面适应性差、吸附能力弱及灵活性差等问题。针对上述问题,本文对机器人自适应机构与新型磁吸附装置进行研究,对促进壁面作业机器人在工程实际中的应用具有十分重要的意义。本文在国内外发展现状的基础上,依据钢制壁面作业机器人的应用特点,对吸附方案、行走方案、驱动方案,做出合理选择;结合壁面作业机器人的实际工况,提出了机器人预期指标并对机器人自适应机构、吸附机构等关键机构进行了分析和设计,进而完成机器人的总体结构设计。针对永磁机构吸附力弱的问题,优化磁路,设计了一种采用永磁体阵列排布的新型永磁轮;对轭铁厚度和钢制壁面间不同气隙大小对磁力的影响进行数值仿真与分析,为钢制壁面作业机器人吸附结构的设计及优选提供了参考。本文针对钢制壁面作业机器人的任意工作位姿构建模型,从机器人的下滑和倾覆两种失稳角度对机器人作业的可靠性与安全性展开探讨,检验永磁吸附机构设计的合理性。利用Solidworks软件对机器人本体结构进行建模,并运用ADAMS软件对机器人在钢制工作壁面上越障过程进行了动力学仿真与分析,仿真结果表明机器人能够满足设计要求。对机器人样机进行试制,进而对机器人的吸附能力、壁面适应能力及负载能力进行测试,验证了机器人自适应机构与新型磁吸附装置设计的合理性及可行性。