带电作业是为了保证供电设备安全、可靠运行、提高电网经济运行和服务质量的重要检修手段。在80年代初，日本九州电力公司就开始了第一代主从操作式带电作业机器人的研究工作，第一代机器人现已达到了实用化。日本九州电力公司自1990年开始进行第二代半自主式带电作业机器人的研究，目前已经研制出了实验样机。为了提高配电可靠性、保证带电作业人员的人身安全，减低作业的劳动强度，提高带电作业的自动化水平，国家电力公司于1999年对高压带电作业机器人正式立项，并列为重点科技攻关项目。经过课题组成员三年的研究工作，高压带电作业机器人第一代实验样机终于研制成功，该机器人样机的技术水平达到国际先进水平、填补了国内该领域空白。该项目获得国家电力公司（部级）2002年度科技进步一等奖。本论文论述了高压带电作业机器人实验室样机的系统组成,对机器人控制系统、绝缘防护系统等核心技术进行了深入研究。本文应用面向对象的方法对机器人控制系统软件进行了分析与设计。提高了机器人软件系统的开发效率，增强了软件系统的扩展性、移植性。论文建立了高压带电作业机器人升降系统非线性振动模型，并进行了仿真研究，为高压带电作业机器人升降系统的优化设计提供了理论指导，并对其跟踪装配系统的研究提供了理论依据。针对高压带电作业机器人装配作业的特点和升降系统的振动情况，本文进行了高压带电作业机器人跟踪装配系统的深入研究。通过建立BP神经网络进行散焦法深度估计，解决了单目摄像机获取深度的问题，提高了该方法的计算速度，增强了跟踪装配系统控制的实时性，并进行了阶段性实验。在深度估计的基础上通过对稀疏光流场的计算获取了图像上特征点的像点速度，进而计算出物点的速度。完成了对绝缘子安装螺栓的速度估计。考虑到图像处理和计算时间的延迟，为了保证机器人在跟踪过程中能够顺利完成装配任务，提出了微分几何的方法对物体运动进行了预测。在此基础上进行了高压带电作业机器人跟踪装配系统设计。最后对高压带电作业机器人实验室样机进行了现场实验，取得了较为满意的实验结果。