本文对国内外核环境作业机器人的发展历史和研究现状进行归纳、分析，总结和梳理了核环境作业机器人的共性结构和主要功能分类。基于核环境作业机器人的应用需求，重点介绍了当前核环境作业机器人急需突破的关键技术有：抗辐射加固、通信方法、光电探测、智能控制技术等。随着我国核工业规模逐渐扩大以及安全保障需求的提升，对核环境作业机器人的应用场景进行凝练，并进一步预测核环境作业机器人的未来发展趋势。

为了研究水下热扰动环境对光学成像的畸变、模糊等失真问题的影响，利用水下图像的灰度分布、结构相似性图像度量(SSIM)和归一化最大灰度梯度清晰度评价函数来评价目标图像在径向和轴向上的畸变和模糊等失真程度，得到水下热扰动对光学成像变化的规律。实验数据表明，随着成像系统与目标的轴向距离增加，图像的畸变和模糊程度越来越大。轴向距离L1=500 mm 时，对应图像的SSIM 值优于0.7，归一化清晰度值优于0.8；轴向距离L3=1500 mm时，对应图像的SSIM 值低于0.2，归一化清晰度值不足0.6；此外，轴向距离L1 时，成像在径向上，距离发热源越近，边缘漂移越大，即成像图像畸变越严重；最后，相同轴向和径向条件下，目标在不同时刻的图像SSIM 和归一化清晰度值有优劣，该结论可为后续的水下图像复原提供参考。

燃料组件变形状态是堆芯运行过程中的重要监测指标, 基于水下双目视觉的变形检测系统不仅能获得燃料组件关键参数的三维尺寸, 还可以测量组件的整体轮廓。根据水下大型燃料组件的高热、高辐射特点, 研制了一种基于16台摄像单元的水下双目检测系统, 并给出各组成模块的详细设计; 通过联合Harris特征点和区域灰度互相关方法, 实现辐射噪声干扰下的双目摄像模块的组内快速图像配准。经模拟水池和核电现场实验, 验证系统局部参数测量精度优于0.2 mm, 全局参数测量精度满足0.5 mm, 为高热、高辐射的水下乏燃料组件的局部变形和整体弯曲等参数测量提供有力工具。

线结构光三维测量中，光条中心点提取的准确度和精度直接影响最终测量结果的精确度。针对现有激光条纹中心提取方法抗干扰能力强、稳健性好与计算量大之间的矛盾，提出了一种互相关中心条纹提取方法。利用梯度阈值自动分割出有效光条区域，将赋予不同权值的互相关系数与相对应的光条纹灰度值进行互相关运算，以互相关极大值对应的条纹作为初始光条纹中心，通过曲线拟合的方法对条纹中心进行精确定位。以互相关值大小作为条纹中心点是否存在的评判依据，利用相邻光条中心点间的灰度、位置相似性约束消除噪声影响。实验结果表明，该算法条纹提取精度较高，满足实时性要求。同当前算法相比，互相关算法简单实用、稳健性好、抗噪声能力强，且对断线条纹具有很强的修补能力。

研制出一种新的车辆轮对落轮非接触自动检测设备.该设备利用CCD,PSD型激光位移传感器、涡流传感器以及数据采集系统完成轮对相关尺寸的数据信号采集,并由工控机对各数据进行融合处理,实现轮对左右两轮饼近十个参数的非接触精确测量.现场使用表明,该设备的测量精度优于±0.1mm.