核能作为一种清洁能源,在世界各国得到广泛利用,然而引发的多起核电站事故使社会遭受了重大损失。核电站一旦发生事故造成放射性物质泄露,人工救援作业面临高辐射环境,亟需智能设备代替救急人员进入现场进行勘测和应急处理,因此,对核电站应急处置机器人进行样机开发及其相关技术研究,具有重要的意义。首先,本文基于核电站应急处置机器人的功能需求,设计并开发机器人整机系统;采用履带式移动平台,研究了底盘运动策略;开发了主从操作机构,包括操纵端主手和执行端的液压驱动机械臂;开发配套的电控与反馈系统,包括数传与图传系统,传感器及探测装置等。其次,为完成核辐射环境下的检测以及放射源搜寻,开发了针对强辐射环境下的大剂量率探测器和放射源定位装置。借助于应急处置机器人的移动平台,能够实现对事故发生后辐射环境的侦察,快速定位泄露的放射源,为后续制定核事故处理方案提供依据。然后,为解决机器人自由度过多带来的操纵复杂问题,引入主从控制的方法,对操作主手和机械臂的运动学展开了研究,并借助蒙特卡罗方法,分析了两者的运动范围,根据末端空间点集确定机械臂和主手的运动变换关系,引入差异化最小范数优化机械臂的逆解,进行主从运动仿真与实验,检验其操作效果。最后,针对应急处置机器人执行任务时对机械臂运动精度及响应速度的要求,基于液压机械臂系统的数学简化模型,设计了自适应模糊滑模运动控制算法,解决液压驱动系统带来的非线性和参数时变问题,并对控制算法进行了稳定性证明。开展用于核电站应急处置的机械臂关节期望轨迹的仿真与实验,验证所设计算法相对于传统控制算法的优势。