架空高压输电线路通常架设高度较高,且多分布在环境复杂的大山、河湖之间,使人工巡检维修难度大,成本消耗高。当遇到大雪天气引起线路严重覆冰时,使用人工清理的方法往往会因处理不及时而导致线路坍塌现象,更严重时可能造成人员伤亡。因此,使用人工处理雪情具有工作效率低、安全性较差等缺点。然而,目前输电线路除冰机器人的研究,几乎都是采取线路覆冰后再使用机器人进行除冰的方法,这种方式存在对已覆冰的输电线和铁塔难以将机器人挂上线的问题,并且在覆冰地区使用机器人存在操作人员的安全隐患。同时,当前的除冰机器人还有重量大,持续作业时间短的不足,这些缺点均影响了机器人的实用效果。因此,本课题以110k V输电线路为研究对象,以“防冰为主,除冰为辅”的理念,设计了一种能长时间工作和具有环境感知功能并进行主动作业的防冰除冰机器人,并针对该机器人进行了以下几个方面的详细设计与研究分析。（1）根据设计指标要求,完成了防冰除冰机器人的整体结构设计,包括行走防坠机构、防冰除冰机构、取电开合机构及相应的防护设计等;（2）详细分析了机器人的静态特性,并利用有限元软件分析验证了重要零部件的性能满足设计要求。在动态特性研究中,对机器人进行了爬坡状态动力学分析,建立了机器人运动的动力学方程和Lagrange动力学模型;以及分析风荷载下机器人的倾角与风速和压紧力的关系。通过输电线斜抛物线模型构建档距为50m的仿真线,在Adams中进行动力学仿真,得到防冰除冰机器人质心的摆动曲线和行走轮的受力情况,进一步验证了机器人整体的稳定性,并确保机器人可以实现正常移动爬坡等作业;（3）利用多传感器采集数据以及分析覆冰成因,并依据Makkonen覆冰预测理论模型进行覆冰类型的判别。通过设计机器人的主动作业控制策略,实现机器人的自主性,并设计了用于控制冲击除冰作业的正弦S曲线加减速算法。然后,利用MATLAB软件的Simulink模块和Adams软件,使用联合仿真分析方法,验证了覆冰类型判别的有效性和作业控制策略的合理性;（4）根据防冰除冰机器人的机械设计、静态和动态特性分析与仿真、以及主动作业控制研究,完成控制系统相关硬件模块选型和软件设计搭建。最后研制出机器人样机,通过在实验室搭建的模拟线路和现场试验线环境上进行直线行走、爬坡以及防冰除冰作业和续航相关功能等实验。经各项功能模块分别测试,结果表明所设计制作的防冰除冰机器人满足指标要求并且运行稳定。