桁架结构具有设计简单、施工方便、成本低、结构稳定等优点,被广泛应用于大型建筑的建设当中。但恶劣的工况环境与突发的外界因素可能会破坏其承载结构,使其承载能力迅速下降且产生安全隐患。若未能及时发现相关隐患,则可能会引发重大安全事故。当前,对于桁架结构的健康监测大都采用人工巡检的方式,该方法效率低、误检率高,难以及时发现潜在的安全隐患。无线传感器监测网络具有自组织、可冗余配置、易于扩展的特点,具备在桁架结构中进行实时安全监测的潜力。然而在这类跨度大且构造复杂的结构中进行网络节点部署,不仅需要大量人力物力,还伴随一定的危险性。为此本文提出通过可重构机器人在桁架上部署节点组成无线传感网络的方法以监测桁架结构健康状态。与人工巡检和人工部署节点的方法相比,采用机器人不仅可以快速安全地完成节点部署工作,还可以实现失效节点的回收与节点再部署。因此研发具备在桁架结构上部署节点能力的机器人具有重要的意义。本文针对以上问题,开展了可重构柔性连接跨壁面攀爬机器人的研究。具体研究内容如下:1)设计了可重构柔性连接跨壁面攀爬机器人。首先根据桁架环境以及节点部署工作要求,分析并阐述了机器人为完成桁架监测应该具备的功能,确定了机器人模块的吸附、重构、感知、运动方式。其次分析了单节模块跨壁面的运动情形和力学模型,在此基础上设计了磁轮与重构结构。最后设计了机器人模块的电路与控制部分,并制作了机器人模块样机。2)研究了机器人的重构运动。首先提出了机器人内部的模块排序方法,实现了多模块的在线排序,可为机器人协同控制提供保障。其次将重构运动分为远程、中程、近程三个阶段,各阶段对应不同的感知与运动控制方式,并重点研究了中程阶段中机器人的感知与控制方法;机器人感知采用了视觉与AprilTag相结合的方式,实现了机器人之间相对位姿的测量。然后建立了机器人的运动学模型,采用轮式机器人点镇定运动算法研究重构运动中的对接运动,给出了多节柔性连接机器人运动控制率。最后利用Matlab对控制算法进行了仿真验证,解决了任意姿态和距离下对接运动的控制问题。3)研究了机器人的平面运动与跨壁面运动。首先分析了机器人的直行运动过程,实现了不同环境下机器人感知方式的自主判断和更换。机器人的运动采用追随控制方法,即首节模块感知领路、其他模块追踪循迹。其次对转弯运动进行分析,着重研究了转弯路径识别方法,进一步提出并验证了模块间相互作用力最小的匀速转弯运动方式。利用Matlab模拟机器人各模块之间的相互作用,得到了机器人转弯运动所需的最小半径。最后研究了机器人的跨壁面运动过程,提出了跨壁面运动策略和感知方法。采用Adams仿真分析了弹簧在三维形变下对机器人模块的作用力,从而建立了机器人跨壁面运动的力学模型。4)实验分析并验证了机器人的运动性能。利用室外桁架结构,实验验证了机器人的重构、直行、转弯运动,并采用机器人上搭载的视觉传感器、角度计等采集运动过程数据信息对相关运动进行了评估。搭建复杂空间桁架结构试验平台,验证并评估了机器人跨壁面综合运动,满足了机器人的设计要求。该论文有图82幅,表9个,参考文献88篇。