变电站作为电网的重要组成部分,其正常运行对电网起着重要的支撑作用。为保证变电站正常运转,需要对站内设备进行频繁的日常巡检。目前,巡检工作多采用人工巡检或无人机巡检方式。其中,人工巡检工作量大、效率低,而且容易出现误判的情况。无人机巡检存在巡检精度低,无法及时发现险情的问题。因此,提出采用机器人巡检的方式。为了实现变电站的机器人巡检,设计研制了变电站巡检机器人,具体工作包括:制定变电站机器人的整体设计方案,完成机器人底盘、内部各模块的设计,并且根据设计方案,确定硬件设备的选取,主要有巡检监控摄像机、驱动电机、底层控制器、二维激光雷达等;完成变电站机器人下位机驱动、环境感知、路径规划系统工作方式和人机交互部分的设计,通过编写程序实现相关功能。为了验证本文研制的变电站巡检机器人性能,对其运动性能进行了测试,主要包括:控制性能、行驶直线性能、运行速度性能、直角转弯性能、爬坡性能、翻越连续台阶性能和越障性能等内容的测试。通过试验研究,获得了所研制的变电站巡检机器人的性能参数。为了实现变电站巡检机器人建图功能,分析了3种开源2D激光SLAM算法,通过试验对比,选择建图精度最高的Cartographer算法实现变电站巡检机器人建图功能,并建立路径规划试验所用的自建地图数据库。为了实现变电站巡检机器人的定位功能,分析了目前主流的定位方法,对分析的定位方法进行试验对比,以此判断每种算法的定位精度,最终选择了定位精度最高的自适应蒙特卡罗定位方法实现变电站巡检机器人的定位功能。为了实现变电站巡检机器人的路径规划,根据变电站巡检机器人路径规划系统工作方式,将路径规划系统分为两部分。前端工作为求解任意两停靠点间的最短距离,后端工作为组合前端工作解集合得出最短巡检线路。首先,对路径规划系统前端工作,重点研究了Floyd算法、Bellman-ford算法和Dijkstra算法。对路径规划系统后端工作,重点研究了蚁群算法、模拟退火算法和遗传算法。然后,对系统前端算法进行求解停靠点组中任意两停靠点间最短距离的仿真试验,并且根据试验规划出的路径长度以及路径规划效果判断算法性能的优劣,选择Dijkstra算法用作系统前端工作算法。对系统后端算法进行完成组合前端工作算法解集合速度的性能仿真试验,根据运行时间判断算法性能的优劣,最终选择遗传算法用作系统后端工作算法。最后,针对Dijkstra算法在实际使用时存在的不适用大量路径节点问题和算法运行时间较长问题,对Dijkstra算法进行改进,将改进的Dijkstra算法与传统的Dijkstra算法和A*算法进行对比仿真试验,测试改进Dijkstra算法的性能。得出的结论证明改进Dijkstra算法在系统前端工作时性能更优,最终将改进Dijkstea算法作为变电站巡检机器人路径规划系统前端工作算法。为验证本文设计研制的变电站巡检机器人及其路径规划系统性能,在5种不同环境中进行试验验证。试验包括环境地图获取、机器人定位、理论规划路径和实际行驶路径四部分,在理论规划路径部分对前文选择的6种备选算法进行了试验测试,测试算法在实际使用时的性能是否与仿真试验中的表现相同。在进行路径规划试验的同时,对机器人携带的传感器进行测试,并且分析了复杂环境对变电站巡检机器人工作的影响。试验结果表明,在不同环境中本文设计的路径规划系统都能够快速、准确地规划出巡检路径,研制的机器人在满足其机械性能的复杂路况环境下均能够准确、完整地执行路径规划线路,机器人实际行驶路线整体效果达到路径规划要求,机器人严格按照停靠顺序执行巡检,巡检过程中不曾发生漏检、错停停靠点和碰撞到障碍物的现象。6种备选算法实际使用时的性能和仿真试验中的表现相同,机器人所携带传感器均能够正常工作,并能将正确的巡检信息反馈给后台工作人员,供后台工作人员判断电力设备的运行状态,以及机器人周围环境是否存在障碍物等。经试验证明,本文设计的变电站巡检机器人路径规划系统能够较好地适应不同变电站路径规划环境,研制的变电站巡检机器人可以在满足其机械性能的复杂路况下完成巡检工作,有望对不同的变电站环境进行巡检作业。该论文有图95幅,表54个,参考文献133篇。