爬壁机器人是机器人的一种,属于极限作业机器人。爬壁机器人主要用于垂直壁面、球面等攀爬行走,可搭载相应的设备,实现壁面的清洗、探伤、管道敷设、油漆等多种功能,是一种通用的用于垂直壁面、球面等场合的行走机器人。本文研究目的是设计可靠性高、适应性强、控制简单能够自主移动、自主避障的爬壁机器人。本文首先对FFROBOT机器人样机进行了实验测试,针对FFROBOT存在的不足,提出了SFROBOT组合式多吸盘真空吸附、气电混合驱动、气动肌腱加滑轮装置的自由越障机构的总体方案。本文构建了一种全新爬壁机器人三维模型,设计了仿生肌肉和滑轮组的全新越障机构和扭转气缸驱动的移动机构。分析了机器人移动的安全性问题,设计了组合式真空多吸盘配置组内铰接的结构方式,并对真空吸附系统进行了创新设计。详细设计了基于TMS320LF2407A DSP的机器人控制系统和多传感器环境检测系统。本文分析了机器人的运动姿态,针对姿态变换过程中的位置控制量的驱动,设计了PWM并联控制高速开关阀的气动伺服系统,建立了平动气缸动态特性模型和气动肌腱动态特性控制的数学模型,提出了PID调控PWM/PFM五点开关控制策略。本设计中结构件的设计充分考虑了轻量化的要求,对结构件进行了有限元强度分析和优化。最后进行了气动位置伺服的仿真,结果证明本文控制策略满足机器人运动作业要求,实现了机器人步距和越障高度的自由调整,控制精度为1mm。