托卡马克腔是利用磁约束方法控制高温等离子体从而实现可控核聚变的环形真空反应容器，其内部反应环境为高温（120℃），真空（10-5Pa）、高强度核辐射（2500Gy/h），其内部的检查、焊接、拆卸、装配等维护作业依赖机器人系统完成。本论文针对托卡马克腔腔体内部复杂不规则表面的扫描和巡检作业，研究了十自由度柔性内窥机械臂控制系统，针对机械臂运动进行了建模及误差补偿研究。并在一个1:1模型腔上完成了基本功能的测试与验证。　　本文在总结概括了现阶段国内外针对托卡马克机器人遥操作控制系统的现状的基础上，提出了一个以工控机为上位机、工业嵌入式微处理器MAESTRO为下位机的控制系统整体架构，设计了包含3D鼠标操作、界面手动控制和应急处理三种基本操作模式，并以此为基础设计并实现了控制系统硬件结构。采用D-H坐标法对基座、大臂及小臂进行了运动学建模，推导了正运动学与逆运动学求解方法，针对D型截面的扫描成像效果设计了内窥机械臂在操作空间的优化轨迹。以此为基础，设计了包含进出腔、手动控制模式、自动扫描模式、半自动扫描模式等模式的软件系统。最后，分析了超长机械臂由于变形及间隙引起的位姿偏差，提出了机械臂轨迹修正算法，以获得最优的扫描效果。最后，论文在全比例托卡马克腔开展了进腔、扫描实验，验证了本文设计的控制系统的有效性。