高压输电线路的带电作业是一项危险而复杂的工作。带电作业机器人可替代工人开展带电作业任务,不仅能够使得操作人员从危险的作业环境中解脱出来,而且能够减小作业强度、提高作业效率、保证供电可靠性,对于电力领域来说具有重要的意义。论文基于国内外已取得的相关研究成果,针对现有带电作业机器人存在的局限性,提出了一种新型的多功能带电作业机器人,主要创新性包括两个方面:一是具有自主上下线功能,智能化程度高,二是采用模块化思想设计机械臂,能根据任务的不同携带相应的工具进行作业,解决了轻量化与功能多样化之间的矛盾。论文在完成机器人系统总体方案设计的基础上,研究了系统运动学和动力学,设计了控制系统方案,制作了样机并进行试验。主要研究内容如下:首先,根据输电线路的环境特点及作业任务需求设计了机器人的总体方案,设计了各部分的机械结构,包括机器人本体、上线机构、机械臂、除障机构。上线机构实现了机器人的爬升功能,具有自锁性,可防止上线故障发生摔落。基于机器人的工作原理,对各项作业任务进行了动作规划,为控制方案设计提供依据。第二,对行走机构及除障机构进行了运动学分析,为控制系统实时控制行走轮及除障机构末端位置提供依据。对行走夹持机构、上线机构、除障机构进行了详细的力学分析,验证了机构及电机选型的合理性。第三,对带电作业机器人的行走动力学特性进行研究。对行走过程做理论分析计算,得出最大爬坡角理论值。在ADAMS中建立虚拟样机并进行动力学仿真分析,分析内容包括直线行走动力学仿真、爬坡动力学仿真、越障动力学仿真。仿真分析验证最大爬坡角理论值的正确性,行走机构可行性,并研究箱体重心位置对该机器人行走稳定性的影响,确定了箱体重心的最佳位置。最后对关键零部件进行模态分析校验其工作可靠性。最后,分析了控制功能需求,设计了控制系统总体方案,制作了原理样机,搭建了机器人的电气系统并对其基本功能和主要性能指标进行了测试,校验了设计目标完成情况,对试验过程中发现的问题进行了原理分析并提出了相应的改进方案,对样机采取了系列电磁防护措施。