随着经济全球化的发展,我国在船舶建造、维修方面的需求显著提升。船舶除锈作为船舶工业中一项重要的工序,是船舶涂装前的必要环节。相比传统的喷砂除锈工艺,超高压水射流除锈除具有成本低、无污染等优点以外,其能够深入金属内孔清洁,无外源颗粒和腐蚀性材料,不会存留不良的粘性涂层。然而,超高压水射流除锈的工作压力高,人工手持喷枪作业存在极大的安全隐患,且劳动强度大。针对上述背景情况,本课题在充分调研国内外相关研究的基础上,提出一种基于磁吸附的船舶除锈机器人,以替代现有人工手持喷枪除锈的传统作业模式;同时,面向现有船舶除锈机器人存在的吸附能力不足、负载能力差及驱动性能弱等问题展开研究,以实现机器人吸附可靠、行走灵活的设计目标。首先,本文对国内外除锈机器人及磁吸附机构进行了充分地调研,深入了解了目前除锈机器人及磁吸附机构的研究现状,阐述了现有除锈机器人及磁吸附机构的特点及存在的问题。最后基于目前除锈机器人及磁吸附机构的研究现状,引出本课题的设计。然后,根据机器人的设计指标及工况环境,分析不同机器人的吸附方式、行走方式、驱动方式及作业方式的优缺点,选择适合本课题的技术方案;建立机器人力学模型,求解磁铁吸附力及驱动扭矩;设计机器人的整体机械结构,并重点阐述磁吸附爬壁轮及真空清洗盘的结构。其次,基于ANSOFTMaxwell仿真平台对磁吸附装置进行有限元优化设计,理论推导影响磁铁吸附力的因素,提出磁铁单元的优化目标,对磁铁单元结构参数进行优化设计,保证磁吸附装置的磁质比最优,最后通过实验验证仿真数据的正确性。再次,基于ANSYS仿真平台对机器人进行有限元分析,求解驱动轮系所受支持力值,结合驱动轮系加载压力-变形实验,确定驱动轮变形量;然后利用位移传感器获取驱动轮的实际变形量,验证理论分析的正确性;最后根据上述实验数据得到初始气隙值的设计值。最后,设计机器人样机实验。首先在竖直钢板上完成机器人转向、越障、负载及不同倾角电机扭矩等项目的测试,其次实船测试机器人的吸附、行走、越障及除锈能力,完成样机性能的测试,最后根据试验结果分析样机存在的问题并提出优化方案。