核主泵是核电回路中唯一转动的设备,而作为泵壳和泵体之间主要紧固件的中空螺栓,其安全与否关系着核主泵的安危,因此对中空螺栓进行运行维护是保证核电站安全的重要举措。本文围绕核主泵中空螺栓的在线深孔检测问题,设计并研制一种新型核主泵中空螺栓在线检测机器人,完成了中空螺栓在线无损检测的试验验证。论文的主要工作如下:（1）针对核主泵中空螺栓在线检测面临强辐射环境、可操作空间小、大长径比深孔检测的难题,提出利用检测机器人对中空螺栓进行在线检测的解决方案,所提出的新型机器人由环形平台、检测组件、周向移动组件和辅助组件四大机械结构模块组成,其中由多段圆弧轨道拼接而成的环形平台作为机器人基准平台,周向移动组件用于连接检测组件与环形平台,实现检测组件绕泵体周向转动,检测组件对中空螺栓进行深孔检测作业,辅助组件用于环形平台位姿调整,可在泵体外壁快速安装拆卸。（2）针对环形平台位姿快速调整问题,提出利用六自由度解耦并联机构对其位姿进行调整,基于方位特征集理论综合了三平移三转动（3T3R）解耦并联机构,其解耦性使得运动学方程易于求解;提出以海绵吸具在泵体弧形光滑外壁吸附固定形成支链安装支点,构造了支链模块,可完成并联机构的快速组装及拆卸,从而实现环形平台的快速高精度调整。根据杆长约束条件建立了机构运动学方程,并进行正逆运动学求解,分析了3T3R解耦并联机构的输入输出关系,通过边界搜索法绘制了机构工作空间。（3）针对线缆数量多、重量大、易缠绕等问题,提出在环形平台架设拖线小车以承载检测组件的外部线缆,使得检测组件自身所承载的线缆重量减少3/4,降低了线缆重量对检测组件位姿的影响,基于悬链线理论对线缆长度进行了分析,并据此对外部线缆进行合理排布;针对检测组件内部空间狭窄且零件间存在相对运动等问题,基于IPS仿真软件对内部线缆进行合理排布,对运动过程中线缆形态及受力进行了分析,得到了可行的线缆布置方案。（4）针对核主泵螺栓在线检测的深孔作业问题,对末端超声探头运动路径进行规划,并对检测组件进行运动学分析,检测机器人通过对准、避障、检测杆大行程升降及自转等操作实现对中空螺栓的全面深孔检测,制定了核主泵中空螺栓在线检测自动扫查流程。研制了核主泵中空螺栓在线检测机器人样机,并进行了试验验证。