输电线路巡检机器人旨在为输电线路巡检工作提供一种新的方式,以代替人工进行巡检作业,减小作业强度,提高巡检质量及效率。但目前输电线路巡检机器人普遍存在作业空间小、障碍识别准确率低、自主越障运动稳定性差等问题,制约了其推广及应用。因此,开展对巡检机器人作业空间、障碍识别与自主越障技术的研究,对促进巡检机器人在工程实际中的应用具有十分重要的意义。本文通过分析线路上金具障碍结构及其分布情况,研制了一款行走臂与夹持臂构成的三臂式巡检机器人,扩展了机器人作业空间。基于运动学理论对机器人越障运动过程进行分析,提出了机器人跨越各种金具障碍的动作方案。通过分析机器人系统功能需求,设计机器人控制系统采用分级递阶式与分布式相结合的混合式结构,系统的提出了机器人控制系统的总体架构。通过搭载多种类型的传感器,提出了一种分级式障碍识别与定位系统方案,提高了机器人对金具障碍的识别与定位能力。基于模块化设计思想,对机器人系统进行了功能模块划分,并基于ROS对各功能模块软件进行了设计与实现,运用有限状态机技术实现了系统状态的管理及机器人越障运动的手动与自动控制。通过对机器人动力学进行分析,建立了机器人动力学模型,并结合传统PID、鲁棒PID等控制算法对机器人越障运动轨迹控制进行研究,提出了一种鲁棒PI控制方法,提高了机器人越障运动的稳定性。为验证机器人结构及系统设计的合理性、障碍识别与定位系统的可靠性及控制算法的有效性,对机器人样机进行试制并置于巡检环境进行巡检实验。实验过程中,机器人在自动模式下能够准确识别出前方障碍类型并完成金具障碍的自主跨越。机器人越障过程较为稳定且越障效率较高,验证了机器人结构及系统设计的合理性及控制算法的有效性。