变电站中的高压配电室作为电力系统的重要组成部分,需要电力工作者对其进行日常巡检和维护。但由于受巡视人员心理素质、业务水平、工作经验和精神状态等诸多因素的制约,漏检、误检情况时有发生。高压室的数量巨大、地处偏远且设备质量良莠不齐,日常巡检和维护都需要花费巨大的人力和物力。当设备发生故障进行紧急断电时,需要工作人员进行高压应急分闸操作,一旦操作不当就会发生爆炸,对工作人员的人身安全造成极大的威胁。据不完全统计,变电设备漏检、误检、操作不当造成的直接经济损失达到每年60亿元以上。因此研发可代替工作人员进行高压室现场巡视和精细操作的机器人迫在眉睫。本文以中科院先导专项项目“下一代工业机器人关键技术及系统开发”(课题编号:KGZD-EW-608-1)为依托,针对高压室巡检及作业的安全性问题,基于优傲机器人UR5展开六自由度机器人柔顺控制方法研究,主要研究工作包括:(1)对比传统的工业机器人,阐述分析了协作机械臂和高压室巡检机器人的研究发展历程、技术优势及应用前景,重点分析了协作型机械臂柔顺控制方法研究的国内外研究现状;针对高压室作业场景,论述了柔顺控制方法的研究意义,提炼了科学问题。(2)以UR5机械臂为研究实验对象和验证平台,开展了协作型机械臂的运动学分析,基于D-H参数法建立了正、逆运动学模型,利用MATLAB的机器人工具箱对模型进行了仿真验证。(3)采用综合法求解了 UR5机械臂的雅可比矩阵,建立了机械臂末端执行器的速度与各关节速度之间的映射关系;基于拉格朗日方法对UR5机械臂进行了动力学分析,建立了机器人动力学模型,并考虑了环境对动力学模型的影响,对模型进行了优化。(4)分析了柔顺控制方法的优缺点,建立了基于笛卡尔空间的导纳控制模型,通过重力补偿对控制模型进行优化;针对机械臂在自由空间的避障问题,提出了基于导纳控制的机器人避障方法,并解决了机器人奇异点失控的问题。(5)建立了上位机与Kinect相机和UR5机械臂的联调联试平台,对上述理论的可行性和有效性进行了实验验证。