随着人类对太空探索的不断深入,能够在太空中灵活应用的空间机械臂受到越来越多的关注。在空间机械臂的应用中,机械臂的定位精度是十分重要的,高精度的定位意味着任务完成的高可靠性。但空间机械臂是在地面环境下进行装调,在空间中进行应用,由于重力环境的改变,空间机械臂关节摩擦与间隙会发生变化,进而导致关节驱动力发生变化,对机械臂的定位精度造成一定影响。因此,本文针对不同重力环境下空间机械臂关节摩擦与间隙进行研究,分析空间机械臂在地面重力环境与空间微重力环境下驱动力的差异性,同时对由于重力释放导致的机械臂动力学模型变化,考虑摩擦与间隙提出自适应的控制算法进行机械臂末端轨迹的跟踪控制,以提高空间机械臂在不同重力环境下的定位精度。主要内容如下:首先,为了分析不同重力环境下空间机构电机驱动力的差异,以单关节机械臂为研究对象,利用拉格朗日方程、力矩平衡原理等建立单关节机械臂动力学模型,并设置不同负载、摩擦和转速等仿真条件,从理论上对不同重力环境下电机驱动力的差异性进行分析。在理论仿真完成后,通过设计一套基于单关节驱动的机械臂试验装置,进行地面重力、地面模拟微重力与落塔微重力环境试验,基于试验数据对不同重力环境下电机驱动力差异性进行仔细分析,同时基于试验数据对动力学模型中的摩擦参数进行辨识,得到修正后的动力学仿真模型,为空间机构的动力学设计与应用提供理论与试验支持。其次,为了分析不同重力环境下摩擦与间隙对空间机械臂末端轨迹与关节驱动力的影响,以两连杆关节机械臂为研究对象,采用无质量轻杆模型建立地面重力环境与空间微重力环境下的空间机械臂等效模型,在此基础上建立考虑摩擦与间隙的空间机械臂运动学与动力学方程,为下一章节提出控制算法对空间机械臂末端轨迹进行跟踪控制做铺垫。最后,针对不同重力环境下考虑摩擦与间隙的、具有模型不确定性的空间机械臂轨迹跟踪问题,提出基于无模型算法的控制策略,与PD控制算法相比较,验证由于不同重力导致的机械臂动力学模型变化时,无模型控制算法的优越性。