输电线路巡检机器人是机器人研究领域的热点课题之一。本文以863计划项目“超高压输电线路巡检机器人技术与系统”为依托,面向电力系统的实际需求,开展了输电线路巡检机器人的机械设计与实验研究,包括500kV超高压输电线路巡检作业环境的分析、巡检机器人机构设计、运动学建模与分析、静力学建模与力特性分析以及机器人结构设计等,基于研制出的巡检机器人样机系统,开展了实验室性能测试以及实际线路的现场巡检实验研究,具体研究内容如下：首先介绍了机器人巡检作业环境,根据典型工况进行了目标障碍的三维建模,根据作业环境及巡检作业任务要求确定了巡检机器人的总体方案,进行了巡检机器人的机构设计与分析。第二,建立了巡检机器人的运动学模型,将巡检机器人的行走过程分为跨越直线塔阶段、沿架空地线行走阶段以及跨越辅助耐张塔导轨等三个阶段,并对巡检机器人的越障特性进行了详细分析。另外针对输电线路障碍物尺寸变化的情况,分析了双臂变距越障机构对障碍物长度尺寸变化的适应性。第三,建立了巡检机器人的静力学模型,给出了机器人在线路上静止时力和力矩平衡方程,在分析了机器人爬坡能力的基础上设计了恒力矩夹持机构,提高了机器人的爬坡能力。另外根据机器人力特性的分析,计算出各个关节力矩及转速,选出适合的电机及减速器。第四,在机器人机构设计及力特性分析的基础上,根据实际需求进行了各个关节的传动系统设计,并基于行走越障任务设计了具体机器人结构,对关键的零部件进行了有限元分析校核,根据分析结果进一步对零部件进行了优化设计。最后,在实验室搭建的模拟架空输电线路上,对巡检机器人进行了典型障碍的跨越实验。在实际带电线路环境下,进行了直线塔和辅助耐张塔导轨的越障实验。实验结果表明,本文提出的巡检机器人机构是合理的,设计的机械结构符合输电线路巡检要求,制作的样机系统具备了500kV超高压输电线路巡检作业能力。