随着智能电网的高速发展,架空输电线路的安全性受到越来越多的重视,利用机器人进行线路巡检也逐渐成为机器人应用研究的一个热点。由于巡检机器人在工作过程中,既要跨越障碍,又受风载荷和导线振动对其的影响,表现出复杂的非线性动力学响应特性、影响对机器人的构型转换、障碍跨越、位姿调控和稳定性等进行有效的控制,导致机器人构态失稳和越障失败等问题,无法满足输电线路巡检任务需求。因此,本文以新设计的输电线路巡检机器人为研究对象,围绕构建的输电塔-线-巡检机器人系统,研究机器人在巡检过程中的运动耦合与风载荷动力学响应特性等内容,为控制机器人在空间中的位姿变化提供参考。主要研究内容如下:（1）基于输电线路巡检机器人的工作环境和任务要求,对新设计的巡检机器人进行运动学分析及有限元模态分析,明确其固有特性和各关节的空间位姿坐标。通过分析巡检机器人的工作模式并对机器人跨越防震锤障碍进行运动规划;运用D-H坐标变换法,建立巡检机器人整机的运动学模型,获得机器人各关节的变换矩阵,并对巡检机器人执行任务时末端机构在空间坐标系中的位置变化进行仿真分析;对两种不同工作模式下的巡检机器人进行有限元模态分析,以获得不同位姿下机器人的固有频率和振型。（2）考虑输电线的非线性柔性特性对机器人的影响,建立输电线-机器人系统,分析该系统的运动耦合情况,得到了输电线的固有特性和机器人位置对系统的影响。利用有限元法建立了输电线单元和单跨的动力学解析模型,得到单跨输电线的固有频率数值解;运用悬链线法对输电线进行找形分析,结合输电线预应力模态分析得到的固有频率和各阶振型与上述数值解进行对比,验证本文所建模型的正确性;通过建立辅助坐标系,分析输电线-机器人系统的运动耦合关系,并获得机器人对输电线的力及力矩的数学表达式,把机器人作为输电线-机器人系统的移动载荷,仿真分析机器人行走在不同位置对输电线的影响。（3）建立了输电塔-线-机器人系统,分别对输电塔及该系统进行了模态分析,通过坐标变换研究该系统的耦合运动关系,并对平均风载荷与脉动风载荷激励下的系统动力学响应进行分析。首先,建立输电塔-线-巡检机器人系统的有限元模型,分别对输电塔及输电塔-线-机器人系统进行了模态分析,得到其固有频率与振型,通过与经验公式对输电塔的自振周期进行对比,验证本文所建模型的正确性;其次,通过辅助坐标变换法,分析输电塔-线-机器人系统的耦合运动关系,为得到巡检机器人各关节在系统坐标系中的空间位置关系提供理论基础;最后,利用AR模型对Davenport风速谱曲线进行模拟,得到脉动风速时程曲线,采用多质点模型,以节点力的形式将平均风载荷与脉动风载荷依次施加到输电塔-线-机器人系统的各节点,进行时程分析,得到输电塔-线-机器人系统在平均风载荷与脉动风载荷下的动力学响应。（4）通过所研制的输电线路巡检机器人开展行走、越障和抗风能力等相关实验。通过制作物理样机开展实验室模拟环境的线上行走、防振锤跨越和抗风能力测试等相关实验,从而验证了本文所设计的输电线路巡检机器人结构的可行性,理论结果的正确性,机构运动的合理性和稳定性。