带电作业在电力行业是一项重要的技术,但由于其作业环境的特殊性,对操作工人操作安全性要求高、触电风险高、劳动强度大。带电作业机器人作为特种机器人中的一种,可以在带电环境下代替工人进行作业,但需要其具备较好的绝缘性能以及抗干扰能力。良好的绝缘性能保证了操作人员以及设备在作业时的安全性;良好的抗干扰能力能够保证设备的稳定性,也能提高作业的安全性。因此,本文针对带电作业的性能要求,研制了一种全气动驱动无传感器反馈机械臂,并针对这种机械臂的可操作性开展研究工作。本文主要包含如下四个方面的研究内容:1、机械臂构型方案研究及结构设计。根据高压变电站工作环境的特点,分析作业环境的特点以及作业任务特点,确定设计指标及构型方案。根据设计方案确定机械臂自由度分配,完成机械臂各个关节驱动部件选型及结构设计。2、气驱动机械臂气路控制系统设计。根据气动驱动器的特点,分析机械臂控制的时序逻辑要求,计算相关管路损耗以及需求,通过设计软件绘制气路控制系统。根据阀组的控制需求,设计控制电路,完成电-气控制平台的搭建,同时对气路控制系统进行仿真分析。3、无传感器的模型预估控制方法研究。受限于变电站工作环境,考虑带电作业的绝缘性要求,针对气动关节的控制,提出基于模型预估控制的方法。建立气动关节的相关数学模型,通过模型预估关节转角,实现机械臂关节运动控制精度的提高。4、机械臂操作性能实验研究。通过控制终端对机械臂进行人工点位操作实验,评估机械臂的实际操作效果。