蒸汽发生器将核裂变产生的热量传递给二回路,从而形成蒸汽推动汽轮机进行发电。由于蒸汽发生器连接着动力装置中的一二侧回路,使其长期接触着腐蚀性与放射性物质,容易导致传热管容易破裂,从而带来巨大的经济损失。同时,由于存在放射性物质,当人工去进行检修时,给人的生命安全带来威胁。因此本文在参考现有的检修设备构型及控制方法的基础上,根据设计指标,研制了一套六自由度作业机械臂。主要的研究内容如下:首先,作业机械臂结构设计。根据设计指标及现有的六自由度机械臂的构型,设计了模块化关节和作业机械臂的整体构型,对各个关节的负载进行计算,并结合Adams动力学仿真结果,确定了电机、减速器等的型号。利用Ansys分析软件,对关节连杆及关节外壳等进行受力分析,保证满足设计要求。其次,分析作业机械臂的运动学与动力学。根据作业机械臂在蒸汽发生器中所进行的作业任务,将作业机械臂进行结构简化,按标准D-H参数的建立方式,完成作业机械臂的坐标系建立,按建系方式进行作业机械臂正运动学分析;利用解析解法中的分离变量法,求解得到作业机械臂逆运动学公式;利用蒙特卡洛方法得到作业机械臂工作空间,为作业机械臂在蒸汽发生器内的工作范围提供参考基础;进行雅可比矩阵推导,为优化机械臂控制打下基础;利用Adams仿真软件,进行动力学分析,将得到的结果作为优化机械臂参数的参考。再次,建立了作业机械臂的控制系统,给出了轨迹规划方法,完成了作业机械臂的控制系统设计,采用Qt编写了上位机控制软件,用于实现作业机械臂运动控制。在关节空间和笛卡尔坐标系下,分别对机械臂各个关节和末端作业工具进行轨迹规划,分析多项式插值在关节空间下规划的特点,在笛卡尔坐标系空间下完成空间圆弧与直线的轨迹规划,保证关节空间位置的连续性,使得作业机械臂高精度稳定运行。最后,进行作业机械臂样机实验。搭建作业机械臂实验样机并进行性能测试,利用上位机软件对样机进行点动、多关节联动以及圆孔识别定位等实验。在利用Vrep仿真软件验证直线与圆弧轨迹规划运动正常,且不与水室发生碰撞的前提下,对作业机械臂样机进行轨迹规划实验,验证了样机工作的可行性。