随着核电事业的高速发展,核电站在提供给人类巨大能源的同时也带来了许多问题,其中最重要的问题之一就是如何处理核电站产生的大量核废料。目前国内应用于核废料处理的吊运设备主要还是进口的核废料起重机,存在价格昂贵,维修保养不方便等问题,而国内对该设备的研究还处于起步阶段,因此,研制具有自主知识产权的国产化核废料数控起重机就具有非常重要的现实意义。本文针对核废料起重机的工作要求,参考现有核废料起重机的控制系统结构、机械结构和核废料吊运的工艺流程,提出了核废料数控起重机控制系统的整体设计方案,包括硬件方案和软件方案；在此基础上,设计了控制系统的硬件控制单元,包括伺服系统、可编程控制器和传感器等,并进行了相应单元的硬件选型；针对核废料起重机的高定位精度要求,综合采用基于虚拟轴的多电机同步算法和离散PID算法,满足定位精度要求；为了减小吊重摆动,提高核废料起重机运行的安全性,在分析国内外防摆算法的基础上,本文提出了一种模糊变论域自适应防摆算法,解决了传统模糊防摆算法参数设置的难题,简化了解耦方法和控制器结构；针对核废料起重机高可靠性作业的特点,本文将容错控制与基于故障树的故障诊断法相结合,采用主动容错法,通过硬件冗余和软件冗余实现控制系统的可靠性设计。同时本文还研究了基于Kinect的核废料数控起重机远程操作技术。参考起重机操作规范,将操作员动作划分为静态手势和动态手势,并建立相关动作库,通过Kinect检测识别操作员手势并控制虚拟监控模块的运行,通过模板匹配法识别静态手势,通过动态帧分析识别动态手势。最后,通过仿真和实验室搭建的样机进行了实验,并对实验所得各类数据和波形进行了分析,验证了本系统设计的合理性,并对核废料起重机的下一步研制有着一定的参考价值。