目前城市高层建筑越来越多,大多采用美观的玻璃幕墙结构,因此玻璃壁面的清洗工作十分繁重,但目前壁面清洗作业仍广泛使用人工,因此玻璃幕墙清洗机器人的研究具有较大的经济价值。本文设计了一种基于涵道风扇的新型玻璃幕墙清洗机器人系统。根据设计要求和应用场景,设计了清洗机器人系统的总体方案,明确了各模块的功能,提出了设计指标,通过数学计算选型、设计了各零部件,并利用solidworks建立了机器人系统的三维模型。针对机器人需越过窗框障碍,设计了独立的机器人本体、提升机构、横移机构;针对吸盘爬壁机器人会发生吸附失效问题,设计了旋翼驱动方式作为清洗负压力和越障飞升力的来源;针对携带水箱清洗会影响作业效率,设计了无水清洁策略,利用了仿人工清洁盘和灰尘真空富集装置完成清洗作业;设计了统一的上位机自动控制和检测程序,采用了zigbee无线广播方式实现三套机构的通信;设计了视觉测距、超声测距结合惯性导航单元IMU信息来实现壁面定位的方案。针对风扇转动带来机器振动会影响传感器精度,提出了悬吊振动动力学模型,同时借助simulink工具仿真了激励频率、绳长、升降速度对振动响应的影响,据此提出了减弱振动的方法。针对机体结构振动,对机器人本体进行了模态分析,得出振型图从而调节风扇转速来规避谐振频率,调整了零件布置。针对飞升越障时姿态易受干扰,提出了机器人本体越障状态的动力学模型,设计了增量式滑模控制器,获得了良好的鲁棒性。针对飞升越障高度需准确控制,设计了PID控制方案,满足精度要求同时降低了硬件需求,并使用simulink仿真了两种控制器的效果,选出了合适的控制器参数。最后本文搭建了工程样机,测试了机器人的越障能力,通过远程人机交互界面完成了系统的运行控制与监测,并验证了姿态控制算法的有效性。