架空输电线路的安全、可靠是保证电力输送系统运行的保障。而架空输电线路因外界环境等各类因素而导致线路故障,对电力系统的安全运行造成威胁,引发的事故和损失也越来越大,为了保证架空输电线路的安全运行,就必须加强对架空输电线路的运行与维护。架空输电线路的检测主要以人工和直升机巡检方式为主,此类检测方式存在成本高、劳动强度大和效率低等缺点。近年来,很多研究机构对架空输电线路巡检机器人做了很多研究,但是实际应用并不广泛,效果并不理想。基于上述原因,本文基于架空输电线路巡检任务的要求,设计一种结构紧凑、适应性强、可跨越多种输电线路障碍的架空输电线路巡检机器人。论文内容主要包括架空输电线路巡检机器人运动规划（水平路段运行、爬坡、越障等）、巡检机器人结构设计、巡检机器人运动学分析与机械臂空间变形解析建模与分析、基于Lagrange和Newton-Euler法的巡检机器人动力学建模、物理样机试制及实验研究。论文主要工作内容如下:（1）结合不同工况及不同构态下的作业要求进行架空输电线路巡检机器人的运动规划与结构设计。首先进行架空输电线路环境分析,将架空输电线路障碍分类,进而对巡检机器人无障碍行走状态及越障状态进行运动规划,根据输电线路环境及机器人越障需求,确定巡检机器人最佳总体尺寸,并运用NX/UG进行三维建模设计。（2）基于D-H法建立巡检机器人逆运动学模型,并基于灵巧性与可操作性指标进行运动轨迹性能评价。首先建立机器人连杆坐标系,推导连杆变换矩阵,然后建立巡检机器人的逆运动学模型并求出逆运动学解析解;最后通过机器人灵巧性指标和可操作性指标进行逆运动学路径的评价,进而获得巡检机器人性能表现更佳的轨迹。（3）巡检机器人空间变形解析模型的建立与不同路径下末端执行器运动过程中的变形分析。应用微分变换法推导巡检机器人的雅可比矩阵,得到操作空间外力（速度）与关节空间内力（速度）的线性映射关系,然后建立巡检机器人的操作臂刚度矩阵,推导了机器人的末端柔度矩阵;通过关节传递运动和动力,得到末端执行器因各个关节力作用而产生的变形解析解,结合变形模型计算末端执行器的最大变形量,最后通过有限元法进行末端执行器最大变形量的验证。（4）基于Lagrange和Newton-Euler法的巡检机器人动力学建模与性能评价,求解不同路径下每个关节驱动力的解析表达形式及其数值解,为运动控制提供依据。建立巡检机器人Lagrange动力学模型,推导Lagrange函数与第二类Lagrange动力学方程。进而求得巡检机器人的操作臂惯性矩阵,建立基于操作臂惯性矩阵的机器人动力学性能评价指标:GIE和DME,结合运动学反解应用GIE和DME指标,分别建立不同空间轨迹坐标的广义惯性椭球和动态可操作性衡量指标;以连杆变换矩阵为基础,推导连杆坐标系的速度和加速度,进而推导出巡线机器人质心速度和加速度方程,然后建立了基于Newton-Euler迭代方程的巡线机器人动力学模型,计算得出反解路径的关节内力,即巡检机器人关节驱动力,为控制建立基础,最后结合机器人速度、加速度、关节内力介绍了机器人全局性动力学性能指标:PIA和PIV指标,并根据PIA和PIV指标所占不同权重确定PIC综合性能指标。（5）巡检机器人样机制作及相关实验研究。通过机加工与3D打印技术结合制作出巡检机器人样机,建立巡检机器人实验环境,进行机器人在线运行试验,爬坡能力试验,跨越悬垂线夹障碍试验,验证输电线路巡检机器人设计的可行性,进而验证理论分析与仿真分析的正确性。通过研究,完成了一种双臂中心对称、构态可变、重心可调、可跨越多种输电线路障碍的巡检机器人设计。首先建立了机器人逆运动学模型并进行灵巧度评价,得到了运动最优路径。然后建立机械臂空间变形模型,得到了末端执行器变形量与运动路径的解析表达式。之后基于巡检机器人动力学模型,不同路径下每个关节的驱动力解析表达形式及其数值解,为运动控制提供依据。最后完成了巡检机器人样机试制和相关实验研究,验证了机构设计的可行性以及理论分析的正确性。