输电铁塔担负着电力远距离输送的重任,是电力系统的重要设备。由于长期暴露在复杂且恶劣的环境中,输电铁塔和线路设备会有不同程度的腐蚀损坏,严重影响电力系统的安全运行。为了保证其长期运行的安全性,需要对输电铁塔和线路进行人工检测和维护。首登人员登塔危险系数高,一旦发生坠落受交通和环境的影响救援难度大且时间长。因此,电网公司需要研发首登人员临时防坠装置辅助安装机器人,替代首登人员登塔。本文在调研国内外攀爬机器人技术的基础上,结合仿生学原理和方法,受蚕运动方式的启发,对其生物结构和运动特点进行研究,提出了一种基于蚕特征的攀爬机器人模型。对其步态进行了分析和优化,通过虚拟样机技术实现了攀爬机器人沿铁塔攀爬的功能。根据攀爬机器人的作业环境及功能要求,对攀爬机器人的整体结构进行详细设计,借助软件完成了样机的三维实体建模。用有限元方法对关键零部件进行了强度校核。对机器人进行静力学分析,确定了攀爬机器人不发生下滑失稳和倾覆失稳时磁吸附单元的最小磁吸附力。运用D-H法建立攀爬机器人运动学模型,求得了机器人正逆解和雅可比矩阵。采用蒙特卡洛法对攀爬机器人的作业空间进行仿真和分析,为机器人的轨迹规划和运动控制奠定了基础。在机器人运动学分析的基础上,采用拉格朗日法建立了攀爬机器人动力学方程。将攀爬机器人样机模型导入ADAMS环境中,对机器人越障、转弯过程进行动力学仿真,分析攀爬机器人在运动过程中位移、速度、驱动力矩等曲线变化趋势,验证机器人的合理性和稳定性,为机器人结构优化和实物样机制造提供一定的理论依据。本文对攀爬机器人进行了相关的理论研究、结构设计和仿真分析,为首登人员临时防坠装置的辅助安装提供了理论和技术支持,具有较高的实际应用价值。