为了提高小型履带式壁面移动机器人的安全性,采用COMSOL软件对履带吸附结构进行优化设计。结合磁路设计原理,设计合理的磁路结构,研究影响该结构吸附性能的主要结构参数;根据各参数的影响效果及影响程度,对关键影响参数进行分析、研究,在保持吸附单元外形尺寸不变的情况下,提高吸附单元的吸附能力,完成永磁吸附单元的尺寸优化;将优化后的吸附单元按照履带吸附机构直线阵列,研究充磁方向、中心距对吸附性能的影响,完成吸附结构的阵列优化。优化后,吸附单元的吸附力提高,同时减少了吸附单元阵列对吸附力的影响。

首登输电铁塔检修人员缺乏完善的临时防坠保护装置,研发输电铁塔攀爬机器人替代首登人员登塔,可以保障登塔人员的人身安全。根据实际作业环境及其功能要求,结合仿生学原理,提出了一种基于仿生蚕特征的攀爬机器人模型。对机器人进行结构设计并分析攀爬过程中吸附的稳定性,建立机器人运动学模型;对其作业空间进行了仿真分析,验证了机器人结构的合理性。试制物理样机并进行相关攀爬实验,实验结果表明,该机器人具有替代首登人员登塔的可行性。

针对现代机器人爬越障碍物相对困难的问题,提出一种新型变形轮式爬楼越障机器人的设计方案。根据变形轮的受力进行分析,构建机器人的爬楼越障运动模型,并利用几何关系对模型进行求解。结合常见障碍物的形状尺寸（如楼梯）,分析变形轮式爬楼越障机器人的综合尺寸,使机器人的变形轮可实现圆轮式和变形轮式的移动变换。最后对样机进行实验,实验结果显示该爬楼越障机器人的变形轮具有较高的机动性和较强的越障性,且可适应不同复杂程度的路况。

研究变基圆渐开线涡旋膨胀机的型线方程及膨胀容积问题。本文首先根据涡旋机正常工作的原则，推导出了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机所必须满足的条件，然后根据变基圆半径渐开线涡旋型线的构成条件求出了变基圆半径涡旋线的型线方程。依据型线方程给出了动涡盘和静涡盘内外壁面的坐标方程，根据坐标方程画出了变基圆半径渐开线构成的涡旋腔，并分析了变基圆半径渐开线型线构成涡旋膨胀机的几何特点。最后根据涡旋腔的容积变化规律和啮合点的特性，求出了各个腔室的展角范围，并以第二膨胀腔为例，利用法向等距线法推导出了变基圆半径渐开线涡旋膨胀机各个腔室的容积计算公式，为进一步研究变基圆半径渐开线涡旋膨胀机提供了一定的理论基础。