输电铁塔首登人员肩负着安装安全绳的任务,在没有安全绳保护下登塔存在极大的高空坠落风险。为了解决输电铁塔首登人员的安全问题,为机器人替代人工登塔提供理论依据,研究输电铁塔攀爬机器人就显得尤为重要。本文在归纳与分析不同种类攀爬机器人特点的基础上,提出了一种适合攀爬输电铁塔的机器人模型。基于仿生学理论方法,对输电铁塔攀爬环境进行了环境相似性分析,结合蚕的攀爬结构得出了适用于攀爬输电铁塔环境的机器人仿生结构,并对其运动过程进行了分析,验证了机器人运动的合理性。本文采用D-H法建立了机器人的运动学模型,并运用MATLAB对其工作空间进行了验证,得出了最优连杆参数。对攀爬状态下的机器人进行了静力学分析,确定了保持稳定的最小磁吸附力与排布方式。对机器人进行了详细的结构设计,并运用有限元对其关键零部件进行了强度校核,验证了机器人结构的合理性。基于蚕的攀爬步态,提出了机器人不同环境下的步态规划,并建立了对应步态下的雅可比矩阵与动力学模型。进行仿真分析求解出各关节最小需求速度与力矩,为各关节电机选型提供了理论依据。本文对输电铁塔攀爬机器人进行了实验验证,实验结果表明,该机器人可在负载10 kg的情况下耗时70分钟攀爬至50 m高的输电铁塔顶部。该实验验证了输电铁塔攀爬机器人结构合理,攀爬步态可靠,能够顺利完成攀爬任务。该研究表明输电铁塔机器人能够代替人工进行输电铁塔的攀爬作业,输电铁塔高空作业的机械化、智能化具有很高的可行性。