随着科学技术的不断发展,生产生活中的电气化设备越来越多,电力能源的稳定供给对社会的影响越来越高,确保电力系统稳定运行并不断输送高质量电能也变得越来越重要。在电网输送电能的过程中,变电站作为整个输变电环节的集散节点和枢纽,其内部设备稳定运行为社会保持高效运转和经济高速增长提供有力保障。因此,在变电站内开展定期检修保养工作,可以有效地保障变电站内部设备稳定运行,而挂拆接地线作业则是确保检修维护作业安全进行的重要保障前提。目前,在检修作业时需要首先进行挂接地线作业,大多数作业方式为检修工人手持接地线杆进行挂接地线作业工作,少数采用升降云梯举升检修工人至作业点位附近进行挂接的方式。然而,手持挂接地线方式对人力需求较多,作业时间较长,作业任务繁重,尤其是对高电压等级的线路进行挂接地线时,人工作业难以完成准确高效挂接地线的任务。但是,采用升降云梯的方式又将检修工人置于危险作业范围内,存在一定的安全隐患,作业时需要做好完备的安全防护工作。近几年来,随着机器人技术、智能控制算法的不断发展,已经有一些机器人应用在变电站内部作业,但是主要是集中于设备或线路的巡检工作,并没有解决高电压线路的高空作业问题。因此,设计一种针对高空作业的带电作业机器人是目前亟待解决的问题,也必然是未来智能电网的发展方向之一。本文针对变电站内的挂接地线作业需求,设计了一种变电站自动挂拆接地线机器人及其控制系统,解决变电站内不同电压等级下的挂拆接地线作业问题。目前,机器人可根据变电站调度管理系统分发的作业任务,将机器人定位信息与作业点位信息结合分析,通过解算正逆运动学和B样条插值算法对机械臂挂拆路径进行规划设计,并将规划后的路径参数通过多目标遗传算法完成对机器人路径参数的调优,生成一条在时间、冲击度等目标下的最优路径,并通过底层控制器完成各关节驱动。本文主要研究与工作内容如下:（1）系统组成设计。针对国内外关于变电站内作业机器人的研究主要技术进行分析研究,结合本课题的任务需求和指标,设计了一种针对高空作业的移动升降绝缘平台和多自由度作业机械臂相结合的结构形式。（2）运动模型设计分析。根据变电站自动挂拆接地线作业机器人的机械结构和关节参数,分析冗长机械臂内部的关节运动配合及运动特质,并采用MD-H参数法对机器人进行正运动学和逆运动学的建模与仿真分析。（3）轨迹规划控制方法设计。为了提高变电站自动挂拆接地线作业机器人在变电站环境内的自适应能力,实现机器人自动规划合理、准确的挂拆接地线路径,设计了一种基于B样条插值法规划基础路径,通过遗传算法进行优化轨迹参数的轨迹规划控制方法。通过设置关键路径点以及边界条件,模拟一条基础路径,进而将模拟的路径的角速度等信息作为遗传算法的种群,进行建立遗传优化算法模型,结合优化目标进行遗传种群的优选进化,最终通过分权重目标函数选取一条满足优化目标的路径轨迹参数。（4）控制系统设计。在轨迹规划方法的研究基础上,根据模块化分层设计思路设计了变电站自动挂拆接地线机器人的控制系统。以变电站调度室、遥控遥控计算机和底层运动控制器为三大控制核心,设计了一种分布式多层复杂控制管理系统,并将建立的运动学模型和设计的轨迹规划算法集成到内部控制系统中,并进行样机实验验证其功能性和可行性。本课题研究了自动化作业机器人在变电站内的具体应用,以变电站内挂拆接地线作业为例,研制了一种变电站自动挂拆接地线作业机器人及其控制系统。最后,在实验室模拟环境下和某变电站内分别进行了样机试验和实机测试,通过实验分别验证在手动操作下和自动操作下的挂拆接地线能力,验证该控制系统中遥控、轨迹规划和自主挂拆接地线等功能的可行性、稳定性和有效性。最终实验表明,变电站自动挂拆接地线作业机器人控制系统可有效提高变电站内的自动化作业水平和当前变电站的智能化运维检修水平,降低检修工人的劳动强度,对未来智能化运维电网系统具有重要意义。