伴随着航天技术的发展,人们对太空的探索程度越来越高。但与此同时,由于卫星失效以及损毁,大型太空碎片越来越多,太空探索的限制条件越来越多。在这个前提下,太空垃圾的清理日益获得人们的关注。使用空间机器人抓捕太空中非合作目标,开展太空轨道垃圾清理、卫星服务与维修,是空间机器人研究领域的重要任务。本文针对空间非合作目标的抓捕策略展开研究工作。本文首先分析了非合作目标在太空中的运动特性,建立了非合作目标卫星的运动学模型,为后续研究提供了基础;针对抓捕卫星机械臂,进行了正逆运动学分析,并根据服务球的概念完成了机械臂灵活工作空间分析,对机械臂的性能更加深入的分析。针对非合作目标卫星的旋转和章动,制定了一种抓捕策略,分为四个阶段,分别为迫近、起旋、机械臂展开以及视觉伺服。该抓捕策略具有较好的抓捕性能,面对非合作目标卫星自旋轴和对接环垂直和平行两种特殊的位置关系,均能进行抓捕。根据抓捕策略建立了ADAMS/Matlab联合仿真模型,并根据仿真模型,针对两种位置关系,提出该抓捕策略的抓捕性能。为保证抓捕的安全性和稳定性,对抓捕过程中的误差进行了分析。在抓捕过程中,扰动主要来自于关节柔性(谐波减速器和力矩传感器)、视觉信息传递时延、机械臂响应能力以及标定误差。针对抓捕过程中的误差,在视觉信息传递时延和机械臂相应额能力较难改变的情况下,分析了柔性关节的刚度和阻尼对关系角抖动的影响,并和其它扰动一起,研究了对单轴位置误差和单轴姿态误差的影响,和机械臂末端执行器容差进行比较,确定了在满足抓捕策略抓捕性能的基础上,对机械臂柔性关节刚度和阻尼的要求。最后,通过仿真对抓捕策略的抓捕性能进行了验证,并根据非合作目标卫星的主旋转轴和对接环之间的位置关系,分别对抓捕策略的性能进行了分析;搭建了地面实验平台,对抓捕策略进行研究,在满足抓捕策略前三个阶段的要求的前提下,验证了抓捕策略的第四阶段,证明了抓捕策略的可靠性以及误差分析的可靠性。