细胞机器人是一种新颖的机器人理念,旨在通过细胞机器人可重构、可替换、模块化等特点代替传统机器人完成复杂的空间任务,其不同于传统机器人的地方在于,细胞机器人通过已有的细胞构型搭建出理想的构型来实现空间任务,通过任务延伸出不同的构型,更容易适应多变的空间任务。桁架作为在轨航天器固定必不可少的构件,同样可以用于在轨服务工作,空间桁架属于多节点、多杆件的复杂系统,要在桁架上完成在轨维护和搬运工作,细胞机器人同时必须具备在轨攀爬和搬运能力,以及应对特殊情况的避障能力,因此本课题选择细胞机器人搭建成六分支构型,对桁架攀爬及避障规划进行研究。本文首先介绍细胞机器人理念,提出一种可以作为摆动关节、转动关节、扭转关节的细胞构型,根据桁架攀爬任务搭建六分支机器人构型。采用基于DH参数法进行分支运动学推导,用以求解目标点位姿以及对可达能力分析。依据牛顿欧拉法进行动力学建模,计算运动过程中各关节的力矩大小。考虑到空间桁架攀爬工况,规划出三种攀爬步态,基于八次多项式插补法设计末端平滑运动轨迹,对三种步态仿真分析,得到关节角位移、力矩等参数。针对具体攀爬环境对六分支机器人进行避障规划,基于蚁群算法得出不碰撞的最优轨迹,在动力学约束条件下,将避障能力对杆长优化,通过数值仿真,选取最优杆长,重新确定六分支细胞机器人姿态。在最优杆长下对六分支机器人攀爬仿真分析,与优化前的杆长仿真数据对比分析。根据模型和空间任务设计细胞实体模型,加工出细胞模块实物,搭建地面仿真平台,采用无线通信方式对舵机进行控制,对避障步态进行拆分,通过两组解耦实验验证避障步态的可行性与合理性。实验对后续细胞机器人实验研究具有重要参考价值。