托卡马克装置是能产生大规模核聚变反应的反应堆,是受控核聚变研究走向实用的关键一步,也是实现能源可持续发展的重要手段之一。而第一壁是托卡马克装置中的重要部件。由于托卡马克装置的高温、高辐射,人工完成对第一壁的观测往往存在危险性。本课题的研究内容是托卡马克内窥机械臂遥操作控制系统的设计,使用机器人技术来替代人进行工作。本文首先介绍了托卡马克机器人国内外的研究现状。根据内窥机械臂的任务要求设计了相应的控制系统方案,根据交互性和实时性的要求采用了Modbus/TCP和EtherCAT两层通信。其中,Modbus/TCP用于上位机和下位机的通信,EtherCAT则用于下位机和驱动器间的通信。其次,本文对内窥机械臂做了简单介绍,建立了相应的运动学模型,获得机械臂D-H参数,完成了正逆运动学方程的求解,并推导了关节空间与驱动空间的转换关系。针对第一壁的观测任务,实现了在任务空间与关节空间的连续轨迹规划,并提出了基于第一壁变换率的轨迹优化算法。最后,为了完成机械臂单次作业流程及对第一壁的高效率的观测,本文设计了机械臂的多种工作模式,完成了上下位机程序的编写,并通过实验对程序及扫描任务进行了测试。实验结果表明,系统能稳定可靠地工作,并实现了多种工作模式。在对第一壁模型的扫描任务中,对第一壁上的大多数位置都能实现清晰度成像。