大型金属罐体对工业生产意义重大,其有易燃易爆等危险属性,因此罐体壁面缺陷检测工作尤为重要。传统的人工检测方法操作繁琐,需人工搭设脚手架等结构,效率低,且有安全隐患。借助搭载有检测设备的爬壁机器人实现罐体表面巡检的自动化、智能化将成为未来发展的方向。本文所做工作如下:（1）本文首先介绍了国内外爬壁检测机器人的研究历程。针对于本课题作业对象为具有曲率的罐壁外表面这一特点,提出带有双自由度转动机构的分体式四轮磁爬壁机器人。机械系统的设计采取模块化设计思想,由双自由度转动机构模块、永磁吸附装置模块、检测装置模块、驱动传动装置模块、辅助装置模块组成,使得机器人可以在壁面以任意姿态角度实现检测工作。（2）高空作业机器人首先考虑其吸附性能的安全可靠性。首先确定了爬壁机器人的失效形式为沿着表面的滑移、倾覆,通过对爬壁机器人进行静力学分析,确定了任意姿态下爬壁机器人不倾覆滑移所需的吸附力,为磁轮磁力设计提供理论基础;其次进行了机器人越障模型研究,分析了影响越障能力的主要参数,为提高越障能力提供了解决思路。最后进行驱动力矩分析,确定了爬壁机器人行走转弯时所需的驱动力矩,得出驱动力矩关于姿态角、车身自重以及转向半径的表达式。（3）分析了分体式爬壁机器人吸附于圆柱罐体外表面时的位姿模型。通过建立各坐标系之间的坐标变化关系矩阵,结合空间特征约束方程,求解出四轮与壁面接触点位置,双自由度转动机构角度,以及轮壁间隙关于车身姿态角的变化关系,为后文永磁吸附装置仿真提供理论数值。（4）阐述吸附柱装置阵列两大类别halbach阵列与耦合阵列各自优缺点,综合考虑作业对象特征,决定采用接触式-耦合形式,根据性能要求选择永磁体及轭铁材料。结合实际试验中的弊端,设计了可变磁力吸附装置结构,并论述永磁装置吸附力理论与有限元分析方法,利用Maxwell仿真软件进行了多结构参数对于吸附力数值影响的仿真测试,使得设计指标磁质比最大,在满足性能工作要求的情况下,确定磁吸附装置的最小尺寸。