能源是全球发展的命脉,掌握能源就掌握了世界的话语权。面对不可再生能源的日益匮乏,新型能源开发难度较大等问题,二十一世纪的人类社会可持续发展遇到了瓶颈。寻求安全、绿色、高效、可持续的能源已经是刻不容缓。研究表明核聚变能作为一种安全、高效、清洁、存储量大的新能源被当今世界视为唯—解决未来能源危机的最有效出路。国际科研合作“国际热核聚变实验反应堆(ITER)计划”项目实施以来,在核聚变领域展开了多通道宽领域的合作与交流。其中包括反应堆内部的遥操作维护技术,反应堆内部空间狭小、条件恶劣,对堆内的观测、维护以及更换等是困扰各国科学家的一个难题。为此中国、法国、英国和芬兰等国开展合作,具体是核环境下机器人相关技术的研究。中科院等离子体物理研究所承担的中国聚变工程实验堆CFETR装置总体集成和工程设计项目,以核聚变反应堆内多关节重载机械臂MPD为研究对象。MPD所应具备的重载能力强、运动灵活和遥操作控制等特点,并以此为契机,展开对应用于“中国聚变工程反应堆CFETR”核聚变反应堆中多关节重载机械臂MPD结构设计。多关节重载机械臂MPD是ITER RH系统中的一个通用的远程处理(RH)系统,提供了在真空室(VV)中用于灰尘和氚库存控制、服务检查、泄漏定位和舱室诊断的工具。它还支持包层的维护、第一壁观测和偏滤器管道切割维护等操作。为方便实现多功能维护工具的快速更换,MPD末端采用模块化接口设计,偏滤器维护遥操作试验区内部设有前端执行器放置架,方便不同功能的前端执行器的存取。通过查阅文献完成多关节重载机械臂MPD的结构概念设计、各关节的计算校核、机械臂MPD的整体及关节的静力学分析和模态分析、求解模拟地震突发情况下机械臂各方向的加速度。另外为检验分析结果的可行性和准确性对网格质量划分进行评估,采用ANSYS workbench疲劳寿命分析模块Fatigue对多关机重载机械臂MPD进行有限元疲劳寿命分析。