目前我国石油化工、炼化行业中所使用储罐数量庞大,通常以罐区形式存在。为延长储罐使用寿命、提高存储安全性,每个储罐都需定期重新喷漆进行防腐维护。但人工喷漆作业存在成本高、效率低,劳动强度大、作业危险性高等严重问题。因此,采用机器人自动化喷漆代替人工作业已是必然趋势。随着近些年爬壁机器人技术的发展,面向储罐应用的清洗机器人已经有了较为深入的研究及大量试验。相比之下,喷漆机器人的理论研究、样机试验却有所不足,尤其是涉及防爆性能的喷漆机器人更是少之又少。针对这一情况,结合储罐作业环境及喷漆工艺要求,本文设计完成一套具有防爆功能的喷漆机器人,主要创新性工作如下:1.面向储罐作业环境及喷漆工艺要求,构建一种适应性强、作业面广和安全性高的喷漆机器人系统,采用模块化设计思想和针对性设计理念对机器人机械结构进行设计。基于机器人变曲率表面运动状态下永磁吸附装置吸附力的影响,设计了一种柔性自适应移动平台,并对柔性机构浮动原理及受力情况进行分析;基于储罐作业环境划分及机器人喷漆机构作业范围研究,设计一种高效、高质、多功能喷漆机构,实现了储罐喷漆作业的基本全覆盖。2.基于喷漆作业环境及相关防爆设计标准,考虑耐爆性、不传爆性及散热性因素,开展机器人防爆设计。基于薄壁圆筒受力及弹性小挠度理论,通过划分、简化隔爆壳体内腔形状,开展隔爆壳体受力分析,提出不同内腔形状相应壁厚确定方法。基于隔爆外壳设计要求,结合螺钉连接及螺纹强度设计原则,开展防爆部位结构设计。利用加强筋特性对防爆控制盒开展优化,并完成优化前后控制盒受力仿真分析。3.基于机器人吸附可靠性和驱动稳定性要求及四轮驱动状况,建立相应附壁力学模型,开展机器人不同爬壁状态下力学特性分析。结合力学特性分析,建立磁性吸附车轮磁场仿真模型,开展永磁体磁场仿真及吸附力试验;建立机器人驱动转矩仿真模型,结合仿真结果,开展驱动转矩变化趋势分析。基于机器人样机装配与试验系统搭建,开展样机试验,验证机器人设计合理性。