随着电力系统规模的飞速发展以及机器人技术的日渐成熟,利用巡检机器人代替人工巡检,能够有效提高巡检效率,逐渐成为电网智能化管理的发展趋势。本文针对变电站巡检环境以及巡检任务需求,设计开发了一种变电站巡检机器人控制系统。主要研究工作如下:一、介绍了巡检机器人系统总体结构设计及硬件集成方案,在此基础上,设计了一种高效的变电站巡检路径规划方法。建立变电站拓扑地图,将路径规划问题分解为局部路径和全局路径的规划问题。利用Dijkstra算法求得巡检任务中任意两巡检点间的局部最短路径。以路径短、经过点少为目标,将模拟退火算法与蚁群算法结合改进,求解得到相对最优的全局路径。其中退火算法以一定概率接受次优解,有效改善了蚁群算法的早熟情况;利用偏离度指导信息素更新,加快了收敛速度,提高了全局规划的效率。二、基于巡检机器人的运动能力要求和四轮全向全驱的运动结构,建立了车轮轴中心与机器人参考位置不重合时,机器人前轮转向后轮驱动的运动学模型,以及原地转向模型。设计了轨迹跟踪控制律,并分析了系统全局渐近稳定性,实现了机器人对期望轨迹的有效跟踪。三、针对机器人驱动轮打滑情况下里程计姿态推算误差较大的问题,提出了一种融合单目视觉的姿态校正算法。在摄像机基本模型的基础上,基于ORB特征进行了特征提取与匹配优化,并根据机器人与摄像机的位置关系,推导出相对位姿的计算方法。利用加权融合算法,融合里程计姿态与视觉姿态,减小了姿态估计的误差。四、基于系统巡检控制功能需求,开发了机器人控制系统软件。设计了系统软件框架,并基于机器人操作系统ROS平台对各功能模块进行了实现。通过实际机器人系统在现场环境中的测试实验,验证了本文设计的变电站巡检机器人系统能够稳定可靠的完成巡检任务。