随着我国社会经济的不断发展,人民生活质量的不断提高,持续可靠供电的要求也在不断提高。高压电气设备在长期的连续运行过程中容易老化,使得故障频繁发生,因此需要定期进行测试、检查和维护。研发带电作业机器人代替人工实现高压电气设备带电作业对提高供电可靠性、减少停电损失、降低人员触电风险和保障电网的安全运行具有极其重要的意义。带电作业机器人对机器人的运动性能提出了越来越高的要求。本文针对安全高效的带电作业机器人的轨迹规划方法和控制策略开展了研究,主要工作如下:提出一种基于时间最优的带电作业机器人的轨迹规划算法。首先,根据带电作业机器人所要完成的带电作业任务,利用多项式插值法对机械臂在任务空间中的运动轨迹进行规划。进一步地,为了提高带电作业机器人的作业效率,研究机械臂基于时间最优的轨迹规划算法,首先需要通过逆运动学求出与任务空间离散点对应的关节位置-时间序列,然后利用三次样条插值进行关节轨迹规划,再通过粒子群算法对运动轨迹进行时间最短优化,得到带电作业机器人在满足运动学约束的条件下,完成既定轨迹所需要的最优时间;最后,通过实验仿真验证了该轨迹规划算法的关节角速度和角加速度均满足约束条件,且具有最短的运动时间。提出一种基于屏障势能函数的带电作业机器人机械臂的自适应控制算法。针对在带电作业机器人控制过程中遇到的奇异点问题,通过在奇异点附近构造势能函数,提出一种基于屏障势能函数的控制方法,使得机械臂在运动过程中可以远离奇异点,从而避免由于奇异点存在而导致系统的不稳定;同时,还结合屏障李雅普诺夫函数保证了机械臂的安全作业环境,通过李雅普诺夫稳定性分析方法证明了该控制器的稳定性。最后,在实验平台上对该方法进行实验验证,验证了该方法的有效性。