随着经济的不断发展,我国新建桥梁数量越来越多,目前在役桥梁有100多万座,桥梁老化及病害越来越严重,桥梁安全问题越来越凸显,桥梁安全事故触目惊心,造成恶劣社会影响和重大社会财产损失。典型桥梁病害包括壁面裂缝、脱落、构件变形及结构位置偏移等类型,定期做好桥梁巡检工作,掌握桥梁健康状态及病害情况,针对性地做好修复加固措施,可以有效避免桥梁断裂、垮塌等安全事故发生。推力吸附爬壁机器人对吸附壁面整洁度、平整度要求低,适用于混凝土、钢结构桥梁壁面,具有近距离检测和采样能力的优点,能够搭载超声波传感器、红外热成像仪、电磁波雷达、图像采集装置等检测设备完成桥梁检测作业。本文研制一种共轴式双旋翼推力吸附桥梁检测爬壁机器人（以下简称机器人）,通过优化设计和实验研究,有效控制整机质量,增强负载能力,降低能耗,增加续航时间,具体研究内容如下:（1）分析机器人的总体结构,根据机器人实际工作情况选择推力吸附机构旋翼翼型,探讨影响机器人推力、所需功率的气动参数;完成机器人在不同工作倾角壁面上受力情况的比较及分析;通过建立机器人尺寸、所需功率、重量三者间的数学关系模型,确定机器人主参数取值。（2）建立机器人推力吸附机构上、下层旋翼参数化气动模型,用控制变量法控制气动参数,分别建立CFD仿真模型,确定和优化推力吸附机构气动参数;基于优化得到的机器人推力吸附机构气动参数,求解不同转速下的机器人气动性能。研究表明,上、下层旋翼产生扭矩的和趋于零,上层旋翼流场被下层旋翼严重干扰。（3）运用ANSYS Workbench软件Topology Optimization模块,完成机器人机架上、下层板的结构拓扑优化;基于拓扑结果,分别用MOGA算法和Adaptive SingleObjective算法对机架上、下层板进行结构参数优化并完成机构优化设计,优化后的上、下层板整体质量与优化前相比分别降低了48.64%、16.98%。（4）完成机器人供电系统和控制系统设计,试制机器人样机;搭建样机性能试验测试平台;并分别对推力吸附机构和机器人攀爬能力进行了试验。试验表明,推力吸附机构气动仿真结果可靠,上、下层旋翼旋转中心轴偏差与推力吸附机构性能关系密切,机器人具备良好壁面攀爬能力。