变电站作为电能传输的重要枢纽,其安全性和可靠性及其重要。由于变电站的室内环境复杂,特别是狭小空间内的设备分布不规则,使机器人巡检技术的应用受到很大限制。因此开展复杂环境下轨道机器人的研究具有重要意义。本文在阐述国内外巡检机器人研究现状的基础上,根据变电站室内空间狭窄、设备布置复杂的工作环境,研制一种小转弯能变轨运行的变电站室内轨道巡检机器人。通过轨道转弯半径和工作路径进行优化,该机器人转弯半径可以达到300 mm,其变轨装置能够实现机器人在交叉轨道自动切换行走,使机器人能够更加流畅的在不同的非结构环境下完成巡检作业任务。本文根据巡检机器人机械系统设计目标和参数,基于轨道车的基本设计原理,对巡检机器人的整体结构、转弯机构、变轨装置进行了详细设计,采用虚拟样机技术进行三维建模及尺寸优化。用有限元方法对轨道吊装结构进行强度校核,对机器人行走机构进行拓扑优化和模态分析,验证机器人结构的合理性。在机器人运动学分析的基础上,采用Adams技术,对巡检机器人进行直线工况、弯道工况和爬坡工况的动力学仿真,分析机器人在不同工况的运动过程中驱动力矩、速度、侧向偏移位移等曲线图,验证了行走驱动和机器人变轨的合理性,为巡检机器人实物样机的研究提供有力的理论基础。本文研究的变电站室内轨道巡检机器人,能够在复杂的非结构环境下灵活的变换轨道,完成全方位巡检,对促进变电站室内巡检实现智能化、无人化具有一定的影响。