充气轮具有重量小、摩擦系数大等优点，被应用于磁吸附爬壁机器人来改善其负载能力。然而在对充气轮式磁吸附爬壁机器人(下文统称为“爬壁机器人”)的研制过程中，本文作者发现爬壁机器人在竖直壁面行走时存在打滑和倾覆现象，在翻越焊缝时存在轮胎跳变现象。这些壁面行走失效将降低爬壁机器人的壁面行走可靠性，削弱爬壁机器人的负载能力。由于充气轮的变形会引起磁铁距离壁面的气隙的变化、导致磁铁吸附力发生改变，而磁铁吸附力的改变又将导致充气轮的进一步变形，故需要分析轮胎支撑力与磁铁吸附力间的耦合机理。
　　本文首先分析轮胎支撑力与磁铁吸附力间的耦合作用。依据轮胎力学建立轮胎径向变形模型，获得轮胎支撑力在平壁面与焊缝上随轮胎径向变形的变化特性；同时基于有限元仿真获得不同结构磁铁吸附力随磁铁气隙变化的规律。以此分析磁铁初始气隙、轮胎胎压与磁铁吸附力特性等因素对轮胎支撑力与磁铁吸附力耦合结果的影响。
　　其次，研究爬壁机器人在竖直壁面上的打滑和倾覆失效。根据爬壁机器人在竖直导磁壁面上两种典型的行走工况，建立机器人竖直行走和横向行走的静力学模型。基于轮胎支撑力与磁铁吸附力的耦合关系，获得轮胎压缩量、轮胎支撑力和磁铁吸附力随机器人重力作用的变化规律，并探讨不同的壁面环境和机器人结构参数对爬壁机器人的打滑和倾覆产生的影响。
　　然后，研究爬壁机器人翻越焊缝时的轮胎跳变失效。基于轮胎在平壁面与焊缝处的轮胎径向变形模型，建立爬壁机器人翻越焊缝的动力学模型，利用数值仿真获得驱动轮翻越焊缝过程中爬壁机器人的运动状态。并通过分析翻越焊缝时轮胎跳变失效的影响因素，提出避免发生轮胎跳变失效的建议。
　　最后，分别设计爬壁机器人在竖直壁面上的负载打滑试验和翻越焊缝试验，验证本文对爬壁机器人壁面行走失效研究的合理性与正确性，并通过实船试验验证机器人样机的壁面行走可靠性。