输电线路是供电系统的重要传输部分,而供配电系统的安全运行与否不仅关系到民众的日常生活,还会影响到企业的正常生产,易造成巨大的经济损失,甚至可能造成严重的人员伤亡事故。所以,要尽力保障电力线路的安全运行,维护日常用电的便捷性和安全性。随着社会经济发展的需求和人民对于电力可靠性的追求,电网系统日渐庞大繁杂,因此供电系统故障频发,对电力供应的安全性、可靠性以及经济环保方面提出了更大的挑战,现代电力维修设备逐渐向着自动化、智能化的趋势发展。带电作业机械手在此背景下应运而生,既可以代替人工在恶劣危险的作业条件下完成带电维修工作,还能够有效提高作业效率,保障工人安全。西南高海拔地区通常具有气候多变,风季持续时间长,风沙大的环境特点,目前我国带电作业机械手考虑到针对高原山地环境下工作的设计研究较少,开展对此类带电作业机械手的相关研究具有非常重要的工程应用价值。本文针对在高原山地作业的10kV及以下线路的带电作业机械手进行设计研究。基于IDEF0方法对带电作业机械手进行总体设计方案分析,包括机械手本体的设计分析,高空作业移动平台的组成及作用,和带电作业专用工具的工作原理及功能。针对带电作业机械手的夹持机构工具化,设计为可自行旋转选择工具的模式,分别为夹持端、剪断刀具和压接端,节约了这几种高频连续作业任务的更换工具的时间,降低了作业机械臂再次动作定位造成的误差,提高工作效率。由于气压传动具有气源获取方便,对环境不造成污染,成本低廉,易于维护等优点,选择气压驱动作为带电作业机械手的末端执行机构,并设计分析气动回路,进行元件的选型。采用抗污染能力强的气动比例阀与气缸构成气动比例控制系统,推导创建其数学模型,验证该数学模型的稳定性,并对系统稳定性产生不同程度影响的参数进行分析。对比不同类型校正方法的效果,选取遗传算法整定PID参数的校正方法,经过仿真实验表明系统响应速度和精度显著提升,响应过程更加平稳,系统的动静态特性明显改善。针对带电作业机械手的夹持机构,对重要零件和整体结构进行刚度和强度校核,满足设计要求;并对其主要运动关节和末端手指进行位移、速度和加速度变化的分析,表明各机构之间不存在明显的冲击,满足使用性能要求。建立六自由度机械臂的运动学模型,采用蒙特卡洛法对机械臂的工作空间进行仿真分析,并运用ADAMS对模型的运动规律和受力状态进行分析,验证其可以在关节角度允许范围内,完成动作姿态的运动要求。根据带电作业机械手的工作环境,考虑到海拔高度和风沙情况,选取适宜有效的绝缘材料和绝缘工艺对带电作业机械手进行绝缘防护。