针对传统桥塔涂装操作方式工作效率低下、成本高昂、安全风险高等问题，设计开发一款能够适应桥塔外壁高空作业的负压爬壁机器人。为确保爬壁机器人在指定工作高度能够稳定吸附，对爬壁机器人在桥塔高处工作时遭遇风载的环境进行了模拟，得到爬壁机器人相应的气动六分力系数，进行了爬壁机器人在桥塔工作时的受力分析，确定了爬壁机器人能够在风载环境下实现稳定吸附所需的最小吸附力，求得负压发生装置所需的风量、风压、转速、功率等关键参数；为提高爬壁机器人吸附稳定性，对负压腔结构形状进行优化，通过Fluent仿真软件进行流体仿真，探究爬壁机器人在风载环境作用下负压腔不同因素下对吸附力的影响，得到受风载影响状态下爬壁机器人负压腔离地高度、负压腔隔层厚度与吸附力之间的理论关系。最后，根据仿真结果，对负压腔进行结构优化并搭建实验样机，实验测试了优化后的爬壁机器人的吸附稳定性，验证了理论与仿真分析的正确性，为负压吸附式爬壁机器人结构设计提供理论依据。