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目前我国电网处于大型电网互联阶段,输电线路的安全可靠供电是我国经济快速发展的重要保障。由于输电线路处于24小时连续工作状态,随着时间的累计会出现一些故障,比如绝缘子损坏、耐张线夹螺栓松动、导线损坏等故障,如果不及时进行检修更换,会使得事故进一步的扩大,甚至导致电网解裂,造成巨大的经济损失和人员伤亡。绝缘子长期暴露在空气中,会受到酸雨和雷击等危害,会造成绝缘子损坏,需要经常进行更换。绝缘子带电更换带电作业是保证电网安全可靠运行的重要措施。本文研制了一种新型的高压输电线路绝缘子带电更换作业机器人。首先通过分析人工带电更换绝缘子作业的方法和步骤,提出采用电动摇绞磨机将带电作业机器人从地面送至等电位区域,解决了机器人上线这一首要问题。介绍在带电作业中的等电位原理,并利用Ansoft Maxwell3D仿真软件,建立高压输电线路和带电作业机器人模型,对带电作业机器人在高压输电线路上的电场情况进行分析,并提出采用等电位环和等电位轮的措施解决机器人的电磁防护难题,提高机器人的抗电磁干扰能力。然后对绝缘子更换作业细节进行了分析,并利用仿真软件模拟绝缘子W销的拔取过程,确定了绝缘子带电更换作业机器人的总体构型。最后通过分析双机械臂的运动模型,研究了双机械臂的控制方法,采用基于图像的伺服控制方法,并对其进行了仿真及分析,仿真结果表明该种控制方法能很好的完成对机械臂的控制过程,且精度高,鲁棒性较强。其中基于视觉的伺服控制中对于目标物W销的定位识别,采用一种基于直方图凹度分析的灰度边缘检测方法,此方法是建立在常规Canny边缘检测算子的基础上的,通过软件仿真,在对目标物W销的识别效果表现极佳,能够精确的识别图像中W销的位置,使机械臂能够准确的进行绝缘子更换作业进行。机械臂末端装置抓取力的控制采用PI-模糊控制方法,能够完成W销的拔取。最后对机器人的硬件系统和软件系统进行了设计,完成了绝缘子带电更换机器人样机的研制,并搭建了试验线路进行测试,测试结果表明该机器人能很好的对绝缘子进行更换作业。