中国聚变工程实验堆(CFETR)是中国自主设计和研制并联合国际合作的重大科学工程。聚变实验堆内部部件在运行过程中受巨大而复杂的热负荷、电磁载荷以及中子辐照作用会出现损伤从而影响堆运行工作，必须进行维护。由于维护环境具有强辐射性，需采用遥操作机器人对堆芯部件进行维护。当前国际上托卡马克装置主要采用远程人工遥控维护的策略，效率较低且不够灵活，不符合未来聚变堆智能化维护要求。因此，中国科学院等离子体物理研究所聚变堆遥操作维护小组设计了新一代聚变堆智能维护系统——CFETR多功能重载机械臂CMOR(CFETR Multipurpose Overload Robot)系统，其主要承担偏滤器第一壁维护、内部部件观测、真空室氚灰清理等任务。由于聚变堆内部维护空间大且几何构型复杂，且需完成精细的维护任务，CMOR被设计为主从构型的多自由度机械臂。主臂，又称运输臂，具有柔性、多自由度、重载等特性，用于从臂系统在真空室内部的运输及定位;从臂，又称末端，为双臂结构，具有高刚度、高精度等特性，用于补偿主臂的精度误差，从而实现遥操作精细维护。
　　本文针对其CMOR系统运动学中所涉及的几个关键问题进行研究。主要内容如下:
　　设计CMOR系统多自由度机械臂在CFETR复杂真空室内部的无碰撞运动学算法。改良蚁群算法并借助进化论的思想设计动态精度，针对多自由度机器人运动学的非线性特性，提出基于动态蚁群的多自由度机械臂运动学算法。针对机器人复杂的工作空间即CFETR真空室内可能发生主臂碰撞情况，设计了基于截面图像的灰度值检测碰撞算法，实现机器人安全规划。
　　CMOR系统末端双臂运动学参数标定算法研究。末端双臂运动精度影响机器人精细维护质量。设计特定的机器人运动轨迹，拟合相应的轨迹曲线，提出了基于几何特征的运动学参数标定方法;利用最小二乘算法和3σ法则进一步优化拟合过程，保证了该标定算法的高精度性和标定结果唯一性。
　　CMOR系统末端双臂碰撞感知器设计。针对末端双臂可能与装置发生的碰撞，提出了一种基于主成分分析的混合碰撞感知器，保证机器人安全运行。算法避免了求解复杂的机器人动力学模型，利用主成分分析，实现了对机器人传感器信息如位置、速度和加速度/电流等数据的降维;结合监督学习中的感知器算法，快速感知机器人碰撞。