牵引变电站担负着整个铁路系统的用电安全,但电气化铁路沿线牵引变电站污秽闪络事故却时有发生,已经成为电气化铁路的一大公害。为了避免污闪事故的发生,现在很多供电段都已经采用了带电水冲洗设备进行绝缘子清扫作业。但是由于经验、技术和环境等影响,工作人员不能对影响水冲洗安全的每个因素进行及时准确的判断,安全事故时有发生。针对110kV牵引变电站,设计开发出一种新型的履带式带电水冲洗机器人。能够通过远程控制,完成大部分的水冲洗作业。改善了工作人员的工作环境,提高了水冲洗作业的安全性,降低了劳动强度。本文从结构和控制两个方面对水冲洗机器人设计进行详细介绍。从功能上可以将该机器人分为履带式底盘和工作装置两部分,履带式底盘作为工作部分的载体,实现工作部分在变电站场地内的移动,而工作部分的主要功能则是通过控制俯仰和旋转来实现喷枪的对准。在结构设计时,对所用到的部分零部件进行选型或设计,并对一些重要参数进行计算。对工作执行装置中喷枪俯仰、旋转用伺服电机以及底盘驱动电机进行选型计算,使电机既能够满足工作和行驶要求。自行设计了俯仰动作所用旋转接头和简易的履带式底盘。分别从下坡行驶纵向稳定性、横向稳定性以及冲洗工作状态下的横向稳定性三个方面对水冲洗机器人的行驶稳定性进行计算。利用计算流体力学软件Fluent对喷嘴进行CFD计算,对喷嘴的水流密集度以及射流有效距离进行了着重研究。由于中间支架和底盘车架在机器人结构中的重要性,使用有限元软件ANSYS对其进行仿真计算。从控制流程的制定、元件的选择到界面的设计,对控制系统进行了全面的介绍,为机器人带电水冲洗作业提供了一套完整的解决方案。在控制系统中,喷枪的对准定位是整个系统中的重要环节。首先,通过手动控制进行喷枪的预定位,然后利用图像识别技术对绝缘子图像进行处理,将识别的结果转换成位置信息用于伺服电机的控制,实现喷枪的自动对准。