当高压设备需要停电、验电、维修时,装设接地线是其中一个重要的步骤。在人工装设接地线时,往往会因为高空作业以及漏电等突发状况从而威胁到作业人员的安全。采用验电及装设地线机器人作业,一方面能够代替作业人员在高空高压环境下工作,保证人员安全;另一方面,验电及装设接地线机器人能够更加精确、迅速、高效地完成验电及装设接地线任务。本文首先分析了验电及装设接地线的现场环境,提出了验电及装设接地线操作臂的任务要求,确定了操作臂完成验电、装设接地线、取下接地线等任务应该具备的相关功能,并规划了操作臂完成相关任务时的任务流程。根据操作臂的作业环境、验电和装设接地线的流程、验电和装设接地线过程中可能出现的问题,确定了机器人操作臂各个关节的关节类型,并对其进行分析选优,最终确定了操作臂构型。根据确定的操作臂构型对操作臂整体结构进行了详细设计,包括各关节结构、末端执行器结构和夹持器结构以及传动方式等。通过分析操作臂所达到的极限位置,借助三维软件确定质心,对各关节进行了极限力/力矩的计算,确定了直流伺服电机的型号。利用D-H四参数法对操作臂进行运动学建模,包括运动学正分析和运动学逆分析,确定了操作臂的运动学方程。运用拉格朗日法对操作臂进行了动力学建模,确定了操作臂各关节的动力学方程,得到了操作臂各关节力/力矩与位移、速度、加速度之间的关系。根据操作臂各关节运动范围,确定关节相关约束,提出了一种无冲击运动规划方法,得到了各关节位移、速度、加速度随时间变化的关系曲线。根据得到的无冲击运动规划曲线,结合各关节的动力学方程,通过拟合得到各关节的控制力/力矩,一方面验证电机选择是否合适,另一方面为运用相关软件对操作臂各关节进行动力学仿真提供了输入函数。根据仿真实验结果,验证了基于动力学无冲击运动规划方法的正确性,同时对操作臂结构进行了改进设计。最后根据确定的验电及装设接地线操作臂结构设计制造样机,首先在实验室进行了验电及装设接地线模拟试验,然后到模拟现场进行了模拟验收试验;最后在实际现场进行验电及装设接地线试验,试验结果表明操作臂样机能够完成验电、装设接地线、取下接地线作业任务,同时也验证了操作臂结构设计及基于动力学运动规划方法的合理性与正确性。