核退役工作中,拆除机器人通过快换装置可以换装破碎锤、液压剪和抓斗等工具,以对核设施进行破碎、剪切和搬运等工作,是目前代替人工进入辐射环境对核设施进行拆除解体的主要工具。但是快换装置与工具结构特殊,须由操作员在安全区近距离评估并反复调节两者的相对位姿才能准确对接,这导致了拆除机器人在核退役拆除工作中作业效率低,成本消耗大的问题。为使拆除机器人能够在辐射环境自动、准确的与工具对接,本文在已有快换装置和工具结构的基础上,对拆除机器人与工具的对接过程进行轨迹规划和实时监测研究。主要研究内容如下:第一,介绍拆除机器人基本结构和特点,基于几何法解析拆除机器人液压油缸长度与关节转角的转换关系,基于蒙特卡洛法得出拆除机器人的工作范围,明确了拆除机器人与工具对接的可行距离。第二,建立拆除机器人D-H连杆模型,运用解析法求解拆除机器人机械臂的正运动学问题,对比运用通用数值方法和提出改进几何法求解拆除机器人机械臂的逆运动学问题,并利用RTB工具箱对正逆运动学解进行了验证。第三,对拆除机器人与工具对接路径进行分析,在此基础上,研究对比关节空间关节3-3-3次、4-4-5次和5-5-5次多项式分段轨迹规划方法以及笛卡尔空间3次Bezier曲线轨迹规划方法,通过数值仿真和基于Simscape Multibody工具箱的动画仿真结果表明,相对于关节空间多项式分段轨迹规划方法,笛卡尔空间3次Bezier曲线轨迹规划方法更适用于拆除机器人与工具对接过程轨迹规划。最后,为对拆除机器人工具对接过程进行实时监测,设计并实现了一种拆除机器人工具对接过程实时监测系统。通过实验测试,该系统可以准确、实时的以动画形式在远程PC上显示拆除机器人与工具的对接过程,方便操作员直观地对拆除机器人与工具的对接过程进行实时监测。