变电站是电力系统的重要组成部分,定期巡检对于保证变电站的安全运行至关重要。近年来,随着电力系统的发展,传统的人工巡检方式正逐步被机器人巡检方式所替代。巡检机器人能够在少人或无人值守的变电站中对电力设备进行巡检。而机器人完成巡检任务的保证是其具备在多种条件下自主移动的功能,机器人的视觉导航与路径规划正是实现这一功能的关键技术。因此本文对变电站巡检机器人的视觉导航与路径规划进行了研究。首先,分析了变电站巡检机器人的功能需求并设计了变电站巡检机器人系统的总体结构。通过对现有机器人视觉导航与路径规划技术的分析,制定了一种基于导引线的视觉导航方案和一种基于人工势场法的局部路径规划方案。第二,在视觉导航方面,本文将机器人视觉导航分为导引线图像预处理、导引线检测、导引线跟踪三个部分。在图像预处理部分,首先描述了常用的图像色彩分割,图像滤波等技术。通过分析和对比实验,设计了一套符合本文要求的图像预处理流程。在导引线检测部分,提出了一种基于最小二乘法的导引线检测算法。算法主要由导引线离散特征点提取,导引线模型分析,导引线模型分类及最小二乘曲线拟合四个部分组成。对导引线图像的检测实验证明了算法具有较高的检测准确率。在导引线跟踪部分,采用了基于模糊控制的导引线跟踪算法,算法主要由导航参数计算,移动机器人运动模型分析和机器人模糊控制三个部分组成。介绍了实验所用的机器人平台,并在该平台上进行了导引线跟踪实验。实验证明了算法能够有效地控制机器人沿导引线行走,实现对导引线的跟踪。第三,在路径规划方面,本文介绍了传统人工势场法的原理,对其易陷入目标不可到达及局部最小值的问题进行了分析。针对目标不可到达问题,采用了修改斥力函数的方法。针对机器人、障碍物、目标点处于同一直线而导致的局部最小值问题,提出了一种改进逃逸力法。针对多障碍物造成合力为零而导致的局部最小值问题,采用了障碍物连接法。对变电站的环境进行了分析并建立了相应的人工势场模型,通过该势场模型下传统人工势场法及本文改进人工势场法的仿真模拟实验,证明了本文的改进算法能够很好地解决人工势场法存在的问题,实现机器人的路径规划。