高压输电线路线路长、沿线地理环境复杂,经常穿越山河湖泊与密林,冬季出现的覆冰对线路有巨大的威胁。传统的线路除冰方法主要有机械除冰法、热力融冰法和人工除冰法等。传统的除冰方法中人工除冰存在除冰效率低,安全性差的缺点;热力融冰存在能耗大,除冰不能适用于地线的局限。针对现有除冰机器人除冰缺乏主动性、不同覆冰除冰适应性、续航时间短等问题,本文对110k V高压输电线路除冰机器人控制系统关键技术进行了研究,完成了实验样机搭建,主要研究内容如下:(1)基于本项目组设计的主动防冰除冰机器人机械结构,结合机器人需求功能特点,在分析现有控制系统结构特点后,采用了递阶式的控制系统架构。然后,将机器人各种功能实现进行了分层级划分,并指出了各层级任务的重点与难点;(2)为了解决除冰机器人缺乏主动性的问题,首要是实现机器人覆冰预测的功能。然而现有的覆冰预测理论与模型,不适用于机器人搭载。因此,本文从历史覆冰数据和覆冰机理分析出发,在覆冰条件基本约束基础下,提出了一种基于马氏距离的覆冰预测判断模型,并利用覆冰数据边界样本确定了判断阈值。经验证,模型所需参数少且获取容易,判断准确,更适用于机器人搭载运用。为解决除冰机器人除冰缺乏适应性问题,设计一个基于覆冰厚度的最优除冰速度调节器。该调节器可根据线路上覆冰厚度,自行地调节除冰机器人行走除冰速度,使之处于最佳除冰速度状态,相较于机器人大功率恒速除冰功耗可显著降低。针对以上速度调节器对机器人速度控制提出的要求,本文使用PID控制算法控制电机转速,并为了克服一般PID控制算法存在的鲁棒性差等问题,引入了模糊控制理论方法自适应调整PID参数,提高了电机速度控制系统的响应特性。最后,在MATLAB的Simulink环境下,搭建了控制系统各层级的仿真模型,仿真验证了系统各层级功能实现的可行性与正确性;(3)为了实现上述提出的预测模型、除冰规划和控制算法,搭建了机器人控制系统的硬件系统,并进行了相应的软件设计。论文根据控制系统的控制需求,选取了STM32F427作为机器人本体的微控制器,并对机器人重要的执行电机进行了计算选型,确定了控制方式。搭建起控制系统硬件平台后,详细设计了控制系统的主程序逻辑和中断服务程序。最后基于Keilμvision5集成开发环境完成软件程序的编写、调试和烧录;(4)加工制作了除冰机器人的样机对其进行调试,并在实验室搭建的110kV输电线路试验环境上完成了机器人的行走、除水和除冰实验、主动性测试与功耗测试。试验验证了除冰机器人机械结构设计、除水除冰设计以及控制系统设计的正确性。