随着科学技术和社会的快速发展,人们对机器人的需求急速增大。高楼壁面大多是采用玻璃幕墙,为了不影响采光度和美观,每隔一段时间就需要对外墙进行清洗工作,而目前大多数高楼壁面的清洗工作都是人在进行,但这种方式危险性高、效率低。爬壁机器人作为一种可特殊作业的机器人,主要是在垂直壁面进行高空作业,因此在机器人平台上搭建清洗设备、探测装置等相关设备,可以代替人们进行高楼壁面的清洗、探伤等相关工作。因此本文旨在设计研究一款适应性强、可靠性高、运动灵活、具有越障能力的爬壁机器人。本文主要是对爬壁机器人进行了结构优化设计、运动学和动力学分析。本论文首先对现有爬壁机器人技术进行了调研,采取气动肌腱和电机混合驱动、真空吸附、四足式移动越障的方案,设计一款四足式混合驱动爬壁机器人,并对爬壁机器人进行了仿生物步态规划。其次根据所设计的三维模型,对机器人腿部基于D-H坐标系搭建了机器人运动学模型,对腿部进行了正逆运动学分析、速度、加速度分析,并得到了相应的具体关系表达式,验证了腿部越障能力以及运动学模型的正确性。再次对机器人进行了力学分析,建立了静力学和动力学模型。分析了安全稳定吸附的条件,并基于稳定安全作业的要求,提出了组合式铰接的吸盘方式;运用Adams对机构进行了动力学仿真分析,并得到腿部各关节的力矩特性;将相关参数带入基于拉格朗日方程建立的腿部动力学模型,得到了理论数据和仿真数据的对比曲线,验证了动力学简化模型的合理性和正确性。最后本论文考虑到对机器人轻量化和稳定安全性的要求,对机器人进行了结构有限元仿真分析,包括静应力应变分析、模态分析和随机振动分析,验证了结构设计的合理性。