随着空间站、空间机器人等技术的发展,空间机械臂受到了人们越来越多的关注,它能够输送载荷、让宇航员在太空中自如行走、进行外太空需要的实验、对空间站和空间机器人进行日常维护等。出于空间站探索的需求,对在轨服务中空间机械臂运行的稳定性和安全性提出了更高的要求。空间机械臂对工作环境的适应性较强,然而太空环境非常特殊复杂,存在很多不确定因素,因此,进一步研究空间机械臂轨迹规划,对提高空间机械臂系统运动过程中的稳定性和安全性具有重要意义。在国内外对空间机械臂轨迹规划研究的基础上,本文针对空间机械臂系统在两种不同状态下的运动过程中轨迹平滑性和基座稳定性等问题进行了研究,并设计了一种改进CS(Cuckoo Search,布谷鸟搜索)算法的轨迹规划策略。首先,介绍了国内外在空间机械臂与其轨迹规划算法方面的研究成果,并对空间机械臂一般模型做了深入了解。在此基础上,分别建立了自由漂浮和自由飞行两种不同状态下的空间机械臂的运动学方程和动力学方程。其次,引入改进CS算法来克服空间机械臂系统在轨迹规划时平滑性和稳定性不足的问题。针对自由漂浮状态下的空间机械臂系统,结合此种状态下运动学方程及关节角、关节角速度、关节角加速度等约束指标构建了基座扰动最小的轨迹规划模型,利用改进CS算法进行求解实现轨迹规划目标。针对自由飞行状态下的空间机械臂系统,结合此种状态下运动学方程和动力学方程以及关节角、关节角速度、关节加速度等约束指标,构建了机械臂运动对基座产生干扰力矩最小的轨迹规划模型,同样利用改进CS算法进行求解实现自由飞行状态下的轨迹规划目标。最后,基于设计的轨迹规划策略,对自由漂浮状态下的空间机械臂关节角、关节角速度、关节角加速度以及基座姿态角进行仿真验证;同样对自由飞行状态下的空间机械臂关节角、关节角速度、关节角加速度以及机械臂运动对基座产生的干扰力矩也进行仿真验证。并与传统的轨迹规划方法S型速度曲线规划的仿真进行对比,结果表明改进算法规划出的关节角轨迹平滑,在机械臂系统各项指标的约束范围内,两种状态下都能有效的减弱机械臂运动对基座产生的干扰,增强空间机械臂系统的稳定性。