带电作业是在高压电气设备上不停电进行检查、维修及部件更换的一种特殊的工程技术。长期以来,我国普遍采用的是人工带电作业的作业方式。对于作业对象是10KV及以下的高压架空线路,人工带电作业的作业方式要求作业人员需要长时间处在高空、高压、强电磁场的环境中,极易发生人身伤亡的事故。为了使带电作业更加安全,效率更高,利用机器人进行带电作业迫在眉睫。高压带电作业机器人包括：运动控制系统、专用工具、机械结构、伺服控制系统、绝缘防护装置等。其中机械结构主要由移动升降平台和作业机械臂组成。移动升降平台将作业机械臂送达到指定的作业区域和高度；操作人员通过控制作业机械臂的主手,使作业机械臂的从手实时、准确地完成带电作业工作。作为高压带电作业机器人的执行机构,作业机械臂性能直接影响到带电作业的效率和质量。然而高压带电作业决定了作业机械臂的作业环境为非结构化的且属于高空作业,因此设计一款符合带电作业机器人要求的作业机械臂是非常必要的。本课题针对带电作业机器人的作业特点,完成了作业机械臂的设计并利用CAE技术对作业机械臂的结构进行了相应的分析和优化,对同类型的机械臂的设计和改进具有重要的参考价值和指导意义。本文的主要工作有以下几个方面：1、根据高压带电作业机器人对作业机械臂的要求,并结合国内外同类型带电作业机器人作业机械臂的特点,提出了作业机械臂总的设计方案。总的设计方案包括：从手采用液压驱动的驱动方式、主从机械臂遥操作的作业形式、主手采用与从手同构的构型设计、传感元件的选择等。2、在确定了总的设计方案的基础上完成了作业机械臂设计工作。针对带电作业的特点确定了作业机械臂从手的结构构型和各连杆参数,完成了从手液压系统的设计和机械结构的设计。根据主手与从手同构的思想并结合人体工程学的原理,完成了主手的设计。3、对作业机械臂进行了运动学分析。通过建立作业机械臂各连杆坐标系得到了作业机械臂的D-H模型,并在此基础上得到了作业机械臂的正运动学模型和运动学的逆解。运用Matlab验证了正运动学模型和运动学逆解的正确性。求取了作业机械臂主手的雅克比矩阵并验证所选择的力矩电机的合理性。4、对作业机械臂的主从手进行了结构分析,并在此基础上完成了相应的优化。对主手进行结构刚度的静力分析,得到了主手各方向上的刚度值符合主手工作要求的结论。对主手进行了模态分析,得到了前六阶模态的振型和频率,为避免主手共振提供了可靠的数据。对从手进行了结构静力分析和模态分析,并在此基础上对大臂和前臂进行了形状优化,优化后的质量明显减低,结构性能变化不大。