随着“十四五”规划的全面展开,中国的高铁与电气化铁路建设迎来了新的发展时期,接触网规模日渐庞大,再加上大量的接触网设备投入及复杂的作业环境,导致接触网运营维护的压力逐渐增大,接触网日常停电检修任务安全愈加值得重视。挂接地线是保障作业人员安全的重要技术措施,挂接地线作业劳动强度大、重复性高、花费时间多并需要专人负责。采用智能化装置代替人工完成挂接地线操作能有效保障作业质量,节省作业时间,同时加强铁路安全生产管理以及推进铁路行业智能化现代化建设,研究无人挂接地线智能化设备具有重要意义和工程应用价值。本文提出了一种用无人机挂接地线的方法,可实现接触网停电作业智能化挂接地线。本文对无人机挂接地线的关键技术进行研究,主要包含无人机挂接地线作业方案、支柱号码管的识别算法、基于单目视觉的无人机定位导航算法、无人机的验电与挂接地线操作四个部分。通过分析无人机在接触网挂接地线的工作环境,研究接触网感应电的空间电势分布特性,确定了无人机作业的外部电气环境。依据作业环境设计了无人机沿接触网行进、机器视觉提供定位和导航、非接触式验电与六自由度机械臂挂接地线操作的作业方案。根据无人机的作业方式和接触网现场昼夜工作环境,挂接地线位置由作业票上的支柱号确定,因此,提出了基于对比度受限直方图均衡化接触网支柱号码标牌识别算法,提高无人机昼夜环境下支柱号码识别的识别率并通过Halcon软件进行实验验证。在提高图像特征提取率的基础上,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的接触网无人机单目视觉定位导航算法,以铁路现场支柱号码及支柱特征进行导航,并通过MATLAB编程来验证无人机的定位导航算法。设计了通过测量空间电势差的非接触式验电器,在COMSOL软件中仿真研究空间电磁环境下验电器电势差与验电位置关系;挂接地线操作通过六自由度机械臂上机械爪与接触网线路的接触与分离,实现地线的挂接与摘除。通过对本文提出的挂接地线控制方法和无人机定位导航算法进行了模拟实验,验证了技术研究方案的可行性,本文研究为接触网挂接地线机器人的应用研究提供基础。