各种电压等级高压线路的地线具有结构相同、巡线视野开阔及远离电磁干扰等优点,使得沿地线行驶巡线机器人受到相关研究机构的重视。但地线周围没有强烈的电磁场信号,机器人无法利用电磁场进行导航,越障成为这类机器人的难点。监测巡线机器人越障机械臂与障碍物之间的距离,使得机器人不与障碍物发生干涉、控制机器人越障时机体的侧倾姿态、采用双轴联动提升机器人越障效率以及对机器人行驶时的打滑问题进行研究,是当前沿地线行驶巡线机器人需要迫切解决的关键技术。本文从这四个方面着手对巡线机器人进行研究。1)设计了一种基于障碍物定位和坐标变换方法的巡线机器人无碰避障控制策略。首先利用线路先验信息辅助机器人进行障碍物识别,然后介绍了一种对障碍物进行精确定位的方法。以定位点为基点,构建一个空间坐标系,利用齐次变换空间重构障碍物及机器人。确定障碍物与机器人空间位姿关系之后,以机器人与障碍物无碰撞为条件,规划了机器人针对常见障碍物的单步动作序列。该方法使得机器人能够进行自主越障。2)分析了巡线机器人转向越障状态下抓线臂绕线偏转的原因,并建立了偏转角的数学模型。通过对越障时转向角已知的分析,确立了抓线臂偏转角与越障臂行程间的线性关系。为越障臂驱动系统的建模提供了依据。建立了越障臂驱动系统的模型,并给出了越障臂运动时的动力学方程。通过对状态变量的选取,构建了系统的状态空间模型。状态空间模型清晰地描述了各状态变量的动态变化情况,掌握了系统的运动规律。为了获得更好的控制效果,设计了基于状态变量反馈的控制律。针对状态变量不可直接测量的情况,为系统设计了观测器。并且给出了同时以状态变量误差平方和积分最小及能量消耗最少为性能指标的目标函数。3)介绍了对双轴联动进行研究的必要性,确定了机器人进行越障时的自由度数量,建立了机器人越障时的整体动力学模型,提出了一种通用双轴联动动力学方程建立的方法,进而设计了一种基于重力模型的PD控制律,并利用李雅普诺夫方法证明了所设计的PD控制律的全局稳定性,对机器人越障运动状态及电机与驱动器的匹配情况进行分析后,确立了两组实际应用中可能出现的联动关节,利用matlab工具对这两组联动关节进行了仿真分析,最后通过实验对提出的控制方法进行实验验证。实验结果显示,本章所提出的双轴联动控制方法运用到机器人上以后,节省了通过障碍物的时间,提高了机器人的越障效率,增强了机器人的自主能力,满足实际运行要求。4)分析了机器人打滑的原因,指出坡度是影响机器人正常行走的主要因素,然后对机器人的爬坡能力进行了分析,给出了机器人的最大爬坡角,并得到了压紧轮可以有效提升机器人爬坡能力的理论依据。建立了机器人打滑辨识模型,并提出了利用压紧轮对打滑进行辨识的方法。在此基础上,研究了打滑控制方法,采用控制压紧轮行程的方法对机器人打滑进行控制,并分析了打滑增量与打滑度,打滑增量与坡度的关系。针对打滑无法建立精确的数学模型的问题,设计了一种以打滑度及坡度为输入,打滑增量为输出模糊控制器。最后,对提出的打滑控制方法进行了实验,实验结果表明,本章提出的模糊打滑控制方法正确,能有效消除机器人的打滑现象,满足应用需要。