近年来,随着空间技术的发展,空间机器人在完成在轨维修维护任务方面的优势愈加明显,空间机器人技术也越来越受各国的重视。但随着机器人完成的工作越来越复杂,机器人控制方式暴露的问题也越来越明显:传统的人工编程方式复杂繁琐,且对专业知识水平要求较高;传统的轨迹示教方式生成的轨迹单一,环境适应性较差;传统的避障方法多为离线避障,不能满足实时性的要求。针对以上问题,本文对机器人的示范编程方法和在线避障方法进行了研究。本文研究内容主要分为以下几个方面:首先,建立了基于虚拟现实的在轨维修维护系统遥操作平台。建立了在轨维修维护系统中机器人的运动学模型,并对机器人的奇异构形进行了分析。遥操作平台实现了对机器人运动的预测仿真,为操作者提供了逼真的视觉临场感,也为预编程轨迹的设计与仿真提供了可视化的平台;同时,还集成了数据手套和空间鼠标等遥操作设备,实现了机器人的实时遥操作控制。其次,提出了一种基于最小二乘支持向量机的示范编程方法,提高了机器人使用的便捷性,减小了操作者编程压力,降低了对操作者技能水平的要求。该方法能够根据机器人的初始状态自动生成任务轨迹,在一定范围内克服了环境的扰动。该方法首先利用动态系统描述机器人末端轨迹,然后引入最小二乘支持向量机利用运动学实例对该动态系统进行训练,获得运动模型,最后机器人根据其初始状态利用运动模型自动生成轨迹。与传统的示范编程方法相比,该方法主要针对机器人的工作环境中存在障碍物的情况,具有较强的泛化能力,能够通过对支持向量机参数的改变来调节生成的轨迹。为了验证方法的有效性,利用Matlab对其进行了仿真,并分析了最小二乘支持向量机的相关参数对生成轨迹的影响。再次,提出了一种基于动态系统的在线避障方法,保证了机器人在不确定环境中的安全性。该方法首先根据障碍物的大小、位置以及形状等信息建立一个动态系统调制矩阵,对利用动态系统描述的机器人轨迹进行调制,控制机器人运动到障碍物边缘时沿障碍物上该点法线方向上的速度为零,从而达到避障的目的。这种方法优势在于保持了轨迹基本原有特征,仅对障碍物附近的轨迹进行调制。为了验证方法的有效性,通过Matlab对其进行了仿真。最后,基于在轨维修维护实验平台及七自由度仿人机器人,完成了定位电动工具实验和避障抓取小球实验。实验结果证明了系统的可靠性以及算法的可行性。