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近年来,随着全球核电建设步伐的加快,核废料的安全处理也随之成为各国亟需解决的问题。对于核废料的安全处理,目前各国普遍采取先将核废料就近固化暂存,然后批量转运至永久处理场进行永久存储的方法进行处理。在这种方法中,固化桶的暂存转运主要由专用起重机来实施,其转运效率与质量也主要由专用起重机决定。然而由于技术原因,我国固化桶转运起重机的发展依然处于人工转运阶段,固化桶的转运也多由身着防护服的操作人员近距离手动操作。由于核废料固化桶具有较强的辐射能力,长期近距离接触会对操作人员身体产生较大的伤害,因此随着我国核技术的日益发展以及国家对安全生产的日益重视,我国迫切需要一套能够实现无人值守、可远程操作的高精度核废料固化桶转运起重机,以保证核废料固化桶的安全转运。鉴于以上背景,本文根据我国目前核固化桶转运的实际情况,以核废料固化桶转运起重机的无人化为目标,着重针对起重机系统的冗余设计,专用吊具的冗余设计以及起重机故障诊断与恢复设计进行研究,主要工作如下：1.为保证起重机在无人值守情况下的安全与可靠运行,结合固化桶转运的具体工作流程,提出起重机系统的可冗余设计。2.针对固化桶起重机系统实施无人化的核心功能模块：吊具系统,结合固化桶结构特点、卡紧与松开要求,提出一套具有冗余动力,可实现三卡爪同步伸缩自动调心的自动化吊具方案,完成固化桶的可靠卡紧与松开。3.为最大限度的减少系统的人工干预,针对系统的关键潜在故障点,设计一套故障自诊断与处理系统,保证系统可以随时了解系统的运行状态；在发生故障时,系统迅速得到故障诊断结果找到故障点,并根据故障原因进行相应的故障处理,保证起重机系统不经人工干预的可靠运行；依托上位机软件技术,利用C#语言编写起重机故障诊断与处理上位机程序端,用以显示系统的运行状态、故障诊断结果以及处理情况,使操作者实时掌握整个系统的运行。4.根据系统软硬件工作原理,以固化桶转运失败为顶层事件构建系统工作故障树,对起重机系统的运行流程进行可靠性的定量分析,进一步保证系统安全运行的可靠性。系统方案的样机试制与现场试验表明,该设计可保证核废料起重机系统在整个固化桶转运过程中安全可靠的无人值守。