随着城市现代化进程的发展,越来越多的高层建筑采用玻璃幕墙进行装饰。由此便衍生出危险系数高且工作环境恶劣的壁面清洗行业。目前,高层建筑壁面的清洁工作均由人工来完成,利用升降机等设备实现载人移动功能,此种方式不仅蕴藏着巨大的危险,且清洗效率较低。为此,本论文设计并研究了一款高层建筑壁面清洗机器人,以替代人来完成高层建筑壁面的清洗作业。在分析国内外壁面清洗机器人研究的基础上,得出清洗机器人必须具备的功能:能够吸附在壁面上完成清洗工作、能够灵活稳定地移动和越障。基于轻型越障能力强的设计指标创新性地提出了高层建筑壁面清洗机器人系统,主要包括吸附系统、清洗系统、移动系统、控制系统。其中吸附系统采用无人机的四旋翼结构,并改进了螺旋桨的姿态,可以使负压力与移动或越障产生的反扭距等平衡,实现稳定移动。通过压力的有效控制可以实现负角度壁面有效吸附。清洗系统利用雾化喷嘴实现机器人的清洗功能,通过计算喷嘴与壁面之间的最佳距离,使水雾最大程度地接触到壁面,实现了机器人对壁面无死角清洗。移动系统利用楼顶辅助提升装置实现机器人的移动功能,达到了机器人在竖直与水平方向上的移动预期。控制系统采用双控制单元实现机器人的控制功能,利用Arduino控制板以及无人机飞控分别实现了对滚刷以及四个旋翼的有效控制。基于以上设计与分析,加工制作了高层建筑壁面清洗机器人的实验样机,由于该样机为初代机型,故对清洗系统以及楼顶辅助提升装置进行了省略,分别完成了机器人旋翼推力实验、清洗效果实验以及越障实验,验证了壁面清洗机器人在复杂壁面环境下的吸附性能以及清洗性能,达到了预期的清洗效果,具有较好的市场应用前景。