随着社会的发展,电能应用越来越广泛,为了确保变电站的安全运行,必须对变电站里面的设备及时检查,但是变电站工作条件恶劣且对人身安全有威胁,开发变电站巡检机器人来代替人类从事变电站巡检工作一直是国内外的热门研究课题。本课题来自哈尔滨工程大学机电工程学院发展基金,目的在于研制一款能够检测变电站内部设备上的仪器仪表、进行应急操作的巡检机器人。本文的主要研究内容如下:首先阐述了国内外变电站专用机器人的研究现状和意义,并以巡检为目的作为主要研究思路,结合变电站巡检机器人的设计指标和工作环境,完成机器人整体结构的设计,包括基于麦克纳姆轮的行走机构、基于平行四杆机构的升降台机构、基于弹簧-阻尼器的减振悬挂系统和机械手。其次对关键零部件进行静力学分析,并研究了变电站巡检机器人的运动学和动力学特性,并建立了正逆运动学方程、正逆动力学方程,在Adams中进行仿真。基于路面不平度位移的激励,建立二自由度振动方程,在数学软件中进行求解,并在Adams中进行仿真,对比纵向加速度和纵向位移的仿真值与理论值,验证了振动建模合理。通过对比加入减振悬挂前后的纵向加速度和纵向位移的仿真值,验证了减振悬挂的必要性和合理性。再次根据需要控制的目标,设计了巡检机器人的控制系统。对于麦克纳姆轮的直流电机,通过仿真软件对行走电机闭环控制系统进行仿真,并加入PID控制器进行调节,获得了综合性能较好的行走电机控制系统。对于四杆升降机构的直流电机,用同样的方法获得了综合性能较好的升降电机控制系统。最后对研制的变电站巡检机器人进行了各类现场实验。通过圆跳动实验,验证了麦克纳姆轮辊子的实际轮廓线的圆度满足使用要求。通过变电站巡检机器人的运动实验,对比速度的理论值与实验值的误差,验证了整体行走精度满足要求。通过振动测试实验,得到加入减振悬挂前后的加速度值,验证减振悬挂的合理性。通过图像采集、仪表识别实验和裂纹检测实验,验证了机器人能稳定地完成巡检工作。