近年来,随着我国电力行业的快速发展,高压输电技术的发展也达到了较高水平,输电线路的长度也与日俱增,但输电线路杆塔的巡检与维护工作的智能化水平还有待提高。由于长期暴露在复杂的环境中,输电杆塔会有一定的腐朽损坏。目前还是依赖传统的人工攀爬上塔巡检,不确定性较大、工作效率低,还有坠落的危险。因此急需一种全新的检测方式代替人工登塔,而机器人技术的发展使其成为了可能。本文总结不同类型的攀爬机器人的特点及优势,结合攀爬机器人目前的研究进展,设计了一种适用于电力杆塔的攀爬机器人,使其在杆塔上具有一定的行进和越障功能。从攀爬机器人机械结构设计、静力学特性、运动学分析、路径规划和控制系统设计等方面进行研究,最后制作了攀爬机器人样机,在模拟环境中开展样机实验。主要研究内容如下:（1）根据攀爬机器人的工作环境和性能指标,设计了三自由度攀爬机器人,选择直线尺蠖步进式运动,减小运动幅度,减轻机器人运动时对检测装置的影响。并在Solidworks中建立攀爬机器人模型。（2）针对电力杆塔角钢结构,设计了一种电磁吸附为主、机械夹持为辅的复合式夹持机构。以电磁铁为吸附部件牢牢吸附角钢表面;以机械爪和V型槽形成封闭夹持,实现断电保护,避免攀爬机器人在行进时因断电故障而发生倾覆。针对攀爬机器人的极限姿态进行静力学分析,并运用ANSYS Workbench对攀爬机器人的极限姿态进行有限元仿真,经后处理得出变形与应力云图,验证了攀爬机器人结构设计的可行性及关键部件的承载能力。（3）为了观察攀爬机器人的运动特性和确定空间位姿,采用D-H法对三自由度攀爬机器人的位姿进行分析,建立运动学模型。以蒙特卡洛法通过Matlab仿真建立攀爬机器人的工作空间,确定其运动范围。根据攀爬机器人的结构特点和运动性能对机器人步态进行规划,包括常规攀爬步态和越障攀爬步态。（4）针对电力杆塔攀爬机器人路径轨迹规划的问题,本文以最短路径为优化目标,提出了一种基于改进启发函数、信息素差异分布、步长优化的改进蚁群算法。改进启发函数、引入角度指导因子,增强蚁群算法的搜索效率,避免出现局部最优现象;差异化分布初始信息素,及时引导蚁群算法产生最优解,提高蚁群算法的收敛速度;改进步长,有效减少了折点数和路径长度。通过在不同的障碍物环境中的仿真,验证了改进蚁群算法的有效性和可行性。运用Matlab模拟电力杆塔的障碍物环境,得到最短路径轨迹长度,采用三次样条插值的方法优化轨迹,使其更为平滑。将Matlab的插值优化仿真数据导入Adams,以联合仿真的方式验证了攀爬机器人的运动学性能。（5）搭建了攀爬机器人控制系统。以Arduino MEGA为核心的各个模块组成硬件系统,通过在IDE环境中进行软件编程以实现运动控制。完成了攀爬机器人零件的加工,组装了样机,在模拟环境中对样机进行性能测试。实验结果表明,该攀爬机器人具有一定的行进和越障攀爬能力,达到了预期设定的目标。