改革开放以来,我国的工业生产经济总值飞速增长,各个产业对电能的依赖越来越明显,对电力系统安全稳定的运行的要求越来越高。支柱绝缘子是隔离开关和断路器等电气设备的组成部分,电力系统安全稳定运行与绝缘子安全运行息息相关。高压绝缘子在户外长期运行过程中会受到固态、液态和气态导电物质的污染,大大降低绝缘子外瓷瓶的耐压能力,当遇到小雨,雾霾、凝露等天气可能会发生绝缘子污闪,造成停电事故,给安全供电带来威胁。此外,绝缘子长期处于污秽的环境下,绝缘子外瓷瓶的绝缘材料会出现老化现象,若发现和修复不及时,绝缘子表面的绝缘材料的电气机械性能会遭到破坏,甚至影响绝缘电气的正常运行,导致线路跳闸事故。为了解决我国电力设备外绝缘维护“爬、扫、涂”的方式的缺点,本文对变电站支柱式绝缘子清扫系统进行了设计与研究。本文详细的介绍了国内外高压绝缘子清扫现状、确定了本文的研究内容和各章节的结构安排。根据工作现场的实际情况,确定绝缘子清扫装置作业要求;结合机械臂在高压区域设计原则,确定了机械臂绝缘材料和微机控制系统。通过移动底座的设计、机械臂的选择、移动底座材料选择、清扫系统模型最终确定了绝缘清扫系统的总体方案。通过对绝缘子清扫机械臂机构进行简化后得到简版D-H参数,并由此列出运动学正解方程,并利用正解方程对工作空间进行分析。然后,使用反变换法分依次求解每个关节角度,得到了运动学逆解。最后,分别使用机械臂工具箱和文中推导正逆运动学公式进行了工作空间和运动学逆解的仿真,验证了正逆解的正确性。通过对绝缘子清扫系统模型进行运动学及力学仿真分析,首先用MATLAB仿真软件对机械臂的运动轨迹进行仿真和实际工作轨迹逆解的完成是否满足条件。接着依据绝缘子清扫系统的设计指标要求,连接小车与机械臂之间的圆形安装底座在Ansys和hypermesh软件下建模仿真,判断所受到的应力是否达到相关技术指标,避免绝缘子清扫机械臂在工作的过程中,应设计未达到要求而发生小车主体结构的损坏引发事故。设计了绝缘子清扫装置的机械臂的控制部分,包括控制系统的硬件和软件的情况,运用了“工业机械臂编程与仿真工具”对机械臂的运行进行调试,运用伺服监控软件得出伺服电机电流和力矩的关系,最后并且从控制理论的角度说明了“控制器”+伺服器模式的控制原理。