近年来,随着物联网、大数据、云计算和人工智能等新一代信息技术的不断发展,数字孪生（Digital Twin）技术得到越来越广泛地应用,尤其在航天航空、电力、船舶、医疗、工业机器人等智能制造领域。为探索数字孪生技术在涉核设备运维方面的应用,本论文基于国家科技重大专项中“国和一号”示范工程项目的实际需求,以堆外探测器辅助安装机器人为研究对象,构建机器人数字孪生系统,对机器人双向控制、作业预演进行了系统研究。本文的研究工作如下:（1）根据机器人在“国和一号”堆腔底部模拟体内的实验情况,借助数字孪生五维模型理念,确立机器人数字孪生系统的设计目标与原则,构建堆外探测器辅助安装机器人系统框架和开发架构。（2）以堆外探测器辅助安装机器人为研究对象,采用SolidWorks、3dMax、和Unity3D联合建模,构建机器人的虚拟模型。并对模型进行了轻量化处理,加入了材料球,以及光源等方面的设计,以提高模型的视觉效果。利用面向对象的特性更改模型属性,使其具有和物理机器人一样的物理特征。（3）在分析机器人系统运行规则的基础上,根据机器人系统主站接口实现数据采集与控制、数据传输与处理、数据驱动,从而实现机器人虚拟模型与实体机器人的双向控制。首先建立信息模型,分析机器人在探测器安装更换过程中需要采集与控制的数据;然后通过脚本访问挂载在以太网总线上的控制单元电路,实现对机器人执行机构的数据采集与控制;最后将数据采集的脚本赋予机器人虚拟模型上,机器人作业时,通过数据的不断更迭以此驱动虚拟模型完成随动;将数据控制的脚本赋予数字孪生系统的控制面板上,通过控制面板控制实体机器人运动。（4）在已完成的双向控制基础上,对机器人底盘的麦克纳姆轮进行运动学分析,基于机器人遥操作控制方式的预演控制思想,结合数字孪生技术,设计一种移动机器人典型机构预演控制算法。并将该算法进行实验验证,从而实现数据的应用,完善数字孪生五维结构模型中的“服务”问题。