随着电力市场化进程不断深入,电力机器人的研制成为一大热点。目前,输电线路角钢塔的检测方式仍然是人工检测,这种方法费时费力,甚至威胁电力工人的生命安全。攀爬机器人的使用不仅可以降低高空坠落风险,保障电力工人人身安全,而且可以提高工作效率,降低电力设备维护成本。国内外现有的针对输电线路角钢塔攀爬机器人的研究成果较少,且存在结构复杂、稳定性差、越障能力不足等问题,其中,越障问题成为一大难点。针对这一现状,本文设计了一种新型输电线路角钢塔攀爬机器人,并从机械系统设计、静态特性、系统数学建模以及控制系统设计等方面对其进行了研究。主要研究内容如下:首先,在现有攀爬机器人的研究基础上,根据角钢塔结构特点与设计指标,建立了尺蠖仿生主体和机械电磁复合手爪的机器人基本构型。机器人以角钢塔上的脚钉为夹持对象,攀爬时避开了塔上障碍物,解决了避障难题。然后,进行了机器人的机械结构细节设计并利用SolidWorks软件建立了攀爬机器人的三维模型。接下来对机器人攀爬过程中典型姿态进行静力学分析,并使用Workbench软件对机械爪、手爪支架、臂板、丝杆电机支撑杆等关键受力部件以及机器人整体进行有限元分析,从而验证机械结构的可靠性。然后分别采用改进D-H参数法和拉格朗日方程法建立攀爬机器人的运动学模型和动力学模型。并在Robotics Toolbox中建立了运动学模型从而验证改进D-H参数运动学模型的正确性,然后进行了运动学仿真。最后开发了攀爬机器人控制系统的硬件和软件,其中,硬件平台以STM32单片机为核心。基于以上全部工作搭建攀爬机器人样机并进行攀爬性能实验。结果表明,设计的新型攀爬机器人能够稳定攀爬输电线路角钢塔并避开障碍物,满足设计要求。