托卡马克腔柔性内窥机械臂是针对我国核聚变反应腔——先进实验超导托卡马克腔所设计的,用于在托卡马克腔内部复杂恶劣的环境下,对腔内进行巡检和维护的十自由度柔性内窥机械臂。本论文主要研究的是内窥机械臂的变形所造成的末端误差,提出了基于误差模型的轨迹优化算法,以及基于图像处理的视觉反馈实时补偿算法,设计完成后在托卡马克腔1:1的模型上对算法进行了实验验证。本论文首先介绍了国内外现有机械臂轨迹规划的现状,随后介绍了托卡马克腔柔性内窥机械臂的硬件结构以及软件控制系统,利用DH参数法对内窥机械臂进行正运动学和逆运动学建模,在不考虑误差的情况下对机械臂的轨迹进行规划,获得理想状态下的运动轨迹。对机械臂的大臂部分进行了变形分析,分析大臂产生变形的原因,建立由此原因所造成的大臂变形导致的机械臂位姿误差的模型,并根据实验验证结果。以此为基础提出了初步的调整方案,减小机械臂末端的位置误差,随后提出了最优化方法,在某一误差下对机械臂末端位姿的优化。然后,提出了视觉反馈控制的优化方法,设计了针对本机械臂的视觉反馈优化控制原理,分析托卡马克腔内部复杂环境对于视觉单元观测到的图像所造成的影响,针对可能会存在的图像处理的问题,提出详细的图像处理算法,建立视觉反馈优化控制器模型。最后,在基于Robotics Toolbox的Matlab平台对算法进行仿真计算,并且在托卡马克腔1:1的模型上设计实验,对论文中所提到的优化算法进行实验验证,得出论文所提出的轨迹优化算法的有效性。