核反应堆事故环境工况复杂,辐射性使得工作人员进入现场受到限制,抗核加固机器人代替人来进行现场处置成为趋势。因此,在满足机器人作业的安全性、可靠性基础上,如何提高其作业效率显得尤为重要。论文结合国家核能开发项目《核应急处置机器人关键技术研究》的具体需求,针对典型的核事故应急处置任务,利用计算机虚拟仿真技术对机器人应急处置作业方法进行了优化设计和实现。首先,针对核反应堆事故发生后的特殊环境,进行空间辐射场分析和三维建模,并根据核应急处置任务对机器人的功能需求,进行机器人本体运动学分析和三维建模。第二,对事故环境下机器人的应急处置作业过程实现优化控制,主要包括作业任务规划、移动路径自适应和作业方案智能决策三个方面。作业任务规划采用带权与或树方法对典型任务进行时序分解,再通过将其转化为AOE-网实现任务的一致分配和冲突消解。机器人作业路径自适应规划采用随机轮廓规划法对机器人移动路径进行预处理,在事故发生后的安全区和受灾区分别采用轨迹跟踪和反应式导航两种方法,对路径做全局重规划平滑处理,应对机器人移动过程中出现的未知障碍物或突发事故。作业方案智能决策通过建立专家模糊决策评价模型对机器人应急处置作业方案进行评估,并求得最优解。最后,建立具有人机交互功能的虚拟现实仿真平台对设计方案的可行性进行了分析和验证,并模拟核反应堆小破口事故中机器人的应急处置作业过程,结果表明机器人能在辐照剂量耐受阈值内到达事故点并自主完成事故的应急处置,系统方案设计的有效性得到验证。