地下电缆沟作为地下输配电网重要组成部分之一,是电网建设中必不可少的设施。沟内电力电缆长时间运行会导致电缆外绝缘老化放电,加上电缆沟中一些动植物尸体经过微生物分解产生的甲烷等可燃性气体积累,最终可能引起地下电缆沟发生火灾爆炸。由于地下电缆沟内部环境狭小复杂,工作人员巡检尤为困难。因此,使用机器人代替人工加强对地下电缆沟的巡检,对尽早发现地下电缆沟内部隐患,降低地下电缆故障率,提高电网运行的稳定性有着致关重要的意义。论文首先对机器人的运行环境和地下电缆沟中电力电缆的运行要求进行分析,总结机器人的设计要求以及机器人应有的功能,并制定机器人本体结构设计方案;分析巡检机器人的常见行走方式,设计三种适用于地下电缆沟的机器人行走机构并进行实验,并最终确定以多关节履带式的方式作为机器人行走机构。以此为基础,确定机器人控制系统的总体结构方案,设计以STM32F103RTC6作为主控制板微控制单元的机器人控制系统硬件部分,包括双CPU系统、运动驱动系统、状态检测系统、自主导航避障系统、通信系统和电源系统等各模块硬件电路;根据机器人的运行环境,提出自主导航避障系统的总体方案,建立机器人的运动模型,采用基于Rao-Blackwellised粒子滤波器的SLAM算法对机器人进行同时定位与地图构建,采用ACML算法对机器人在地图中的位置进行定位;设计改进的D*Lite路径规划算法,最终实现机器人自主导航避障控制策略;设计以嵌入式实时操作系统FreeRTOS为基础的机器人本体控制系统软件部分和以Qt开发框架为编译环境,使用C++语言编写设计的人机交互界面软件部分。最后,研制出机器人样机,并进行模拟实验和现场实验,测试机器人行走爬坡、自主导航避障、状态监测和通信性能,验证所设计机器人的可行性和稳定性。