高压输电线路下方生长过高的树木会对线路的运行带来安全隐患,因此电力部门需定期对障碍树枝进行修剪,修剪过程称为树障清理。传统的树障清理方式是由人工手持刀具或油锯登高作业,这种方式工作效率低、劳动强度大,还存在人员高处坠落和触电风险,而使用机械清障代替人工清障可避免以上问题。本文在对国内外输电线路树木修枝机械的研究现状进行分析总结后,设计了一种树障清理机械臂结构,并对机械臂的运动学、动力学、轨迹规划和控制系统等内容进行了研究,具体如下:（1）树障清理机械臂结构设计根据树障清理机械臂的工作环境和作业特点,将其结构设计分为剪叉升降机构设计、机械臂本体设计和末端作业工具设计三部分,末端作业工具可实现锯、剪和夹持功能。首先分别对这三部分机构的工作原理和结构进行分析,然后建立其三维模型,最后对升降机构和机械臂的静力学特性进行仿真分析,验证结构设计是否满足工作要求。（2）树障清理机械臂运动学研究首先运用D-H法建立机械臂的正运动学模型,并通过仿真分析验证正运动学模型的正确性,然后应用解析法求解机械臂的逆运动学模型,在此基础上通过代数法验证逆运动学模型的正确性。应用蒙特卡洛法求解树障清理机械臂的工作空间并采用微分变换法构造出雅可比矩阵用以分析机械臂的奇异形位。（3）树障清理机械臂动力学和轨迹规划研究首先应用牛顿欧拉法建立树障清理机械臂的动力学模型,并仿真出关节运动曲线验证动力学模型的正确性;其次对机械臂进行关节空间轨迹规划,绘制出各关节在三次、五次多项式插值方法下的位移、速度以及加速度函数曲线,通过对比函数曲线确定机械臂的轨迹规划方法。（4）树障清理机械臂控制系统设计首先设计树障清理机械臂的控制系统方案,然后根据工作需求确定采用单片机对机械臂进行控制,其次对控制系统硬件部分的各元件以及电路进行选型和设计,在此基础上确定控制系统软件设计的编程语言和环境,设计系统初始化流程和电机控制流程等以便于编译控制程序。本文设计了一种基于剪叉升降机构的末端多功能输电线路树障清理机械臂,通过理论分析和仿真验证的方式对机械臂的运动学、动力学和轨迹规划等内容进行了研究,并完成了机械臂的控制系统设计,为树障清理机械臂的后续研究奠定了基础,具有一定的实用价值。