近年以来,我国的铁路行业发展迅速,在铁路建造过程中,铁路部门主要通过人工搭载高精度的雷达检测装置悬空检测对隧道的衬砌状态检测。采用这样的方式效率极低,工人劳动强度大、人身安全性差,因此,本文设计一种新型、自动化的搭载设备进行隧道衬砌检测。本文设计了一种装载的雷达探测仪的框架式真空吸附爬壁机器人,该爬壁机器人能够对桥梁、隧道等的壁面进行衬砌检测。首先通过调查研究,确定了爬壁机器人的总体设计方案,包括吸附方式、行走方式、总体结构和驱动方式等;完成了爬壁机器人机械结构设计,运用理论力学原理对机器人进行了安全性分析,确定吸盘吸附失效的临界条件;然后,进行了爬壁机器人的硬件电路设计和软件系统设计,构建了完整的爬壁机器人系统;设计了控制系统硬件电路,包括主控制器、电机及驱动器和气压传感器的选型,以及无线通信电路和电磁阀控制电路的设计;确定了机器人的步态规划和位置初始化的运动过程;通过对两种吸盘切换方式的对比,确定了延时切换为吸盘切换方式;最后进行了负载能力测试和不同壁面的行走实验,验证了该爬壁机器人的机构稳定性和控制的有效性。结果表明,机器人能够满足设计要求。