空间站机械臂系统是空间站作为非常关重的组成部分，一般把机械臂列为空间站关键技术之一。课题以机械臂研制技术要求和系统功能配置方案需求为基础，重点研究机械臂关节设计与控制问题。空间站机械臂系统由核心舱机械臂（大臂，执行大载荷和大惯量操作）、实验舱机械臂（小臂，执行精细操作）两臂组成，尽管两臂任务需求各有差异，但是两臂基本组成相同，各由7个关节、2个臂杆、2个末端效应器以及视觉控制组成。一体化模块化关节作为空间机械臂的重要组成部分，其集成度与智能化程度直接关系着空间机械臂控制的精确程度，这是空间机器人领域一直都在研究的课题。目前国内虽然在空间机械臂关节的研制方面做了很多工作，但均停留在实验室阶段。根据空间站建设的任务需求，在空间站的搭建与维护等诸多空间活动中，都离不开空间机械臂的参与，因此有必要开展空间机械臂关节的相关研究，为未来实验舱机械臂提供一种高智能化程度、高集成度、高可靠性、结构紧凑且能适应空间环境的空间机械臂关节。根据空间站维修性设计要求，本文首先从总体构型上对有航天员参与的可维修可更换的一体化模块化关节进行了设计。同时，运用柔顺控制方法、机械臂各阶段操作控制流程对单关节控制算法进行了研究等。