紧随人类太空探索的脚步，作为航天领域先进技术标志之一的空间机器人技术取得了长足的进步。服务于空间站等大型在轨设备的大型空间机械臂系统成为空间机器人技术研究的焦点之一。结合国家重点实验室预研项目“大型空间机械臂系统研制”，本文开展了大型空间机械臂系统的关节子系统关键技术研究，研制了关节地面原理样机，并对其抑振控制方法作了相关研究。本文研制了一种集机构、传感、驱动、控制、电源、通讯于一体的新型高集成度、高精度的模块化大型空间机械臂关节。由于空间微重力环境对机械臂各关节力矩影响很小，故本文在关节设计中采用模块化的设计方法，大大缩短了机械臂整体的研发周期，降低了研制费用，同时使系统更加易于维护；关节采用大中心孔实现内部走线方式，有效保护了线缆，降低空间恶劣环境的影响。本文还研制了几种关节辅助功能部件，包括可实现关节机械限位并扩展位置传感器量程的机电限位装置、用于失电等紧急情况的应急手动驱动装置、可实现关节在轨维护的快换连接接口等。为提高机械臂及其关节系统的智能性，本文在关节中集成了丰富的传感器，设计了关节传感系统，为关节的运动控制提供了可靠的信息来源。在组成关节传感系统的各个传感器中，位置传感器、力矩传感器、电流传感器用于采集关节控制系统所需反馈/前馈信号，温度传感器用于实现关节温控功能，保障了整个关节系统的工作环境。本文对大型空间机械臂关节的抑振控制进行了理论研究，建立了柔性关节动力学与数学模型并进行了仿真分析；实现了一种基于关节轨迹规划的三环PD控制策略，并通过实验验证了该控制策略在关节运动控制中能够有效达到抑振效果。