本文综述了壁面移动机器人的现状及其优缺点，提出了新的壁面清洗机器人的设计方案。在方案中首先涉及到双线摆的空间摆动与控制问题，因此本文从分析动力学入手，建立了双线摆的运动微分方程。由于它具有强耦合性和强非线性，很难求出解析解，因此又将双线摆模型进一步简化成为球面摆模型，并建立了相应的数学模型。虽然刘维对球面摆进行过研究并成功地得到了积分形式的解，但是这些积分一般只能用数值方法求得，这对于下一步进行的关于摆锤控制的理论分析没有什么意义。本文根据方案中遇到的主要工况将球面摆的数学模型进一步简化为两个主运动方向上的摆动的运动微分方程，简化结果与单摆的数学模型一致，得到了摆锤在相对坐标中摆角的变化规律。 当悬挂点以某种规律沿直线运动时，会出现摆锤偏离原太原理工大学硕士研究生毕业论文平衡位置的情况，为了使摆锤在给定时间内在悬挂点行走一定距离的过程中摆角最小且能耗最少，本文将系统构造成为线性调节器，最终得到了使悬挂点移动速度最优的状态反馈量.