随着电力行业的不断发展,高压、特高压电力传输的技术已经达到了很高的水平,但是对于输电线铁塔巡检与维护的智能化程度还很落后,主要依赖人工或半人工方式进行巡检维护。输电线电力铁塔大部分都架设在郊区,有些甚至是山上,加之输电线铁塔的架设高度往往都是十几米甚至几十米高,靠人工巡检不仅劳动强度很大,而且很危险。因此,利用机器人代替人来完成上述任务是一种必然趋势。本文面向电力巡检维护的需求,设计一种可以攀爬输电线电力铁塔的机器人,开展运动学分析及步态规划,并研制样机,开展实验研究。本文根据实际应用需求,爬铁塔机器人的功能及性能指标要求,设计了一种攀爬机器人系统,由机械部分和控制部分组成。机器人的攀爬运动由3个平行的旋转关节实现,吸附定位则是利用电磁铁模块完成。机器人设计为对称结构,便于加工和零部件的更换。基于机器人系统构型特征的分析,采用D-H法对其进行运动学建模,包括正、逆运动学方程求解。然后研究了攀爬步态规划方法,实现了常规运动和越障运动两种目标,并通过Adams软件进行了运动学仿真,结果表明所规划的轨迹平滑适合控制。本文还开发了攀爬机器人的嵌入式控制系统硬件和软件。其中硬件部分以ARM处理器为核心,通过软件编程实现了运动规划。上位机与下位机之间通过无线模块通信,可以实现对机器人远程控制。在完成机械设计、算法研究及控制器开发后,完成了输电线电力铁塔攀爬机器人样机的组装和调试。通过搭建实验平台对机器人的功能和性能进行了测试。结果表明,所设计的机器人具有基本的攀爬电力铁塔的功能。