巡检机器人是一种沿高压线路行驶并代替或辅助人工巡线的特种机器人,具有广阔的应用前景。目前,国内外研究了沿导线和沿地线两种移动环境的巡检机器人,且均采用跨越越障方式。这两种巡检机器人不仅在技术上还需要进一步研究,而且巡检效率低,在跨越越障过程中机器人自身也存在安全隐患。依据用户需求,本文提出了一种沿地线穿越越障的巡检机器人系统,将地线上阻挡型障碍物(防振锤和直线夹)改造成无阻挡型障碍物,并设计一个连通耐张塔头两端地线的变曲率过桥,使机器人可滚动穿越地线上的各种障碍物。基于这一解决方案,本文对该机器人的几个关键技术进行了系统深入的研究。本文的主要研究内容及创新如下：1)研究了目前高压地线的线路环境特征,提出了地线线路结构的改造方案。设计了穿越越障巡检机器人的测控平台,主要包括本体机构和控制系统。开发了巡检机器人控制系统软件,包括移动基站监控软件和巡检机器人本体控制软件。能实现巡检机器人的远距离遥控和自主巡检两种控制方式。2)研究了巡检机器人行走轮的受力情况及运动状态,利用压紧轮与行走轮的运动关系及相关运动学原理,建立了行走轮打滑辨识的数学模型。研究了打滑度问题,分析了控制打滑所需压紧力增量与打滑度及与线路坡度的定性关系,利用这种关系设计了一个打滑模糊控制器。实验表明,打滑识别方法正确有效；打滑模糊控制器能有效抑制打滑的发生,提高机器人巡检效率。3)研究了穿越越障巡检机器人的作业环境,提出了一种基于倾角传感器、GPS及先验信息GIS全局环境识别与定位方法,实现巡检机器人粗定位及线路环境识别；提出了一种基于编码器、超声波传感器、单目机器视觉及霍尔接近觉传感器的局部环境识别与定位方法,实现对障碍物由粗到细的定位及识别。论文给出了两种环境识别与定位方法的相关模型及算法。为提高巡检机器人对障碍物识别的可靠性,利用改造后的防振锤、直线夹及耐张过桥的几何特征及空间布局,设计了一套超声传感器阵列。利用超声传感器阵列对三种障碍物进行试验,分析了信号特征,设计了一个BP神经网络。利用神经网络对超声传感器阵列信号进行信息融合,实现对三种障碍物的分类识别。利用检验样本对神经网络进行仿真分析,结果表明,BP神经网络能准确地识别上述三种障碍物。4)研究了穿越越障巡检机器人在线作业任务,提出了采用基于行为的控制方法实现巡检机器人全局自主移动控制。定义了巡检机器人的9个基本行为。采用状态机对弹道式越障行为进行了研究和设计。采用固定优先级设计了基本行为仲裁器。通过分析巡检机器人可能遇到的异常情况,提出了增强巡检机器人动态环境适应能力的行为设计方法。设计并实现了各种行为、仲裁器及调度器。试验表明,基于行为的控制方法能使巡检机器人实现在线作业时的自主行为控制,具备一定的智能。论文对测控平台和控制方法进行了实验,并对样机进行了实际线路的应用。结果表明,本文设计的巡检机器人系统是正确的,控制方法准确有效,提高了巡检机器人的作业效率及安全性。