在移动机器人研究领域中,爬壁机器人是其中的一个重要分支,它很好的结合了吸附技术、移动技术和控制技术。爬壁机器人在行走过程中可以在机身上安装辅助设备以完成相应的作业任务,极大地拓宽了移动机器人的应用范围,能代替人工在高空等危险环境下作业。本论文设计的是一种基于负压吸附,单吸盘式、三轮支撑运动的爬壁机器人,通过离心风扇产生足够的吸附力,吸附在垂直或者倾斜壁面上,同时其可以适应一定曲率范围的曲面。论文首先确定机器人所需的技术参数要求,对比不同吸附方式的特点,提出爬壁机器人采用单吸盘、负压吸附的设计方案;其次采用Pro/e软件建立机器人的三维数字模型,对吸附系统,移动机构,及整体机械结构进行了设计,装配完成爬壁机器人的机械结构主体;最后加工制作了机器人样机。分析了机器人对曲面的适应性,针对可能发生的滑落、倾覆等失效情形,进行爬壁机器人在静止时的安全受力分析,建立了机器人在竖直方向上的动力学模型;计算得出:安全吸附所需的最小吸附力吸附条件,机器人运动所需的驱动力矩,验证了驱动电机的选型合理。利用MATLAB软件仿真,结果表明在不同姿态角时,最小吸附力要求为本体重力的2.1-2.3倍。利用CFD软件FLUENT对离心风扇进行了数值模拟仿真,在给定的初始条件下,模拟流体在流道中的流动过程,仿真得到风扇流场内部的压力和速度分布,模拟结果表明了风扇的流道设计基本可以满足使用要求。完成了爬壁机器人主要的硬件电路设计,主要包括驱动电路、电池电压检测电路和无线通讯模块电路,利用负压传感器对吸附系统进行闭环控制;分析机器人差速控制理论,得出转弯半径与驱动轮速度的关系式。在实验室环境进行实验验证,结果表明爬壁机器人在有微小缝隙平面和曲面都能稳定吸附,而且能灵活的运动;产生负压吸附力为100N左右,在平整墙面能携带2kg的负载运行。实验结果基本满足了设计的要求。