电力系统的稳定安全运行对经济生活至关重要,伴随着高压电缆入地的隧道工程建设,高压电缆隧道的巡检维护成为又一项危险工作。本文研究内容是基于与沈阳电力局合作开展的高压电缆隧道巡检项目展开的。针对沈阳市内地下电缆隧道的结构化环境特征,进行了巡检系统方案设计,并结合差速驱动模式、四轮驱动模式、和履带式移动机构的运动优点,研制了一种能够适应于电缆隧道结构化环境的巡检机器人SCIR(Shen Yang Cable Tunnel Inspction Robot)。首先,对所需要巡检的环境进行了充分研究,并针对其主要存在的几种地形设计了巡检系统方案;根据巡检方案设计了隧道巡检机器人(SCIR)的机械结构,创新性的设计了手臂展开收拢与差速四轮驱动模式切换相结合的联动机构;根据隧道内的侧向台阶环境,设计了特殊的轮子结构实现侧向台阶跨越。对机构运动参数、运动性能进行了研究,优化了各部分的尺寸结构;根据联动节能理念对传动系统、联动方案及机器人空间布局进行了优化分析;从能源消耗角度对机器人所采用的移动方案及传动方案进行了可行性验证;针对隧道内的几种极限环境分析了机器人越障性能,并根据越障高度优化了轮径及重心位置,设计了适合隧道环境的巡检机构。其次,根据隧道环境和机构运动特点合理设计了控制系统,该控制系统包括硬件控制系统与软件控制系统。基于NIsbrio9636设计了由上层操作部分、下层处理单元和传感装置组成的硬件系统;基于Labview设计了软件控制系统;功能上:该巡检机器人采用了可视化界面,简便易操作的手柄遥控方法,实现了半自主控制;搭载高清摄像装置以及七种气体采集装置,能够再现隧道内图像与气体成分,基于5.8GHz的网桥通讯保证了通讯的稳定可靠,能够完成要求的巡检任务。最后,制作了机器人样机,并在隧道环境下进行实验,验证了系统的通讯能力,控制系统的可靠性,操作界面清晰度及巡检机器人的越障、爬坡、地形适应等功能,实验表明:所研制的隧道巡检机器人(SCIR)具备隧道巡检的基本功能,能够完成电缆隧道巡检任务,为后续深入研究奠定基础。