随着空间技术的不断发展,人类对太空的探索进一步的发展,空间机械臂将要扮演着重要的角色。尤其是在协助宇航员的舱外活动时,灵活的运用空间机械臂将会提供充分的便利以及安全性。由于空间机械臂的轻质量与工作范围大的特性,不可避免的引入一定的柔性。因此空间机械臂是一个具有强耦合、非线性的时变动力学系统。对空间柔性机械臂的动力学建模以及相应的动力学特性进行分析,是为后续提高机械臂的位置控制精度的基础研究。首先,建立7自由度机械臂的运动学与动力学模型。运动学模型是利用欧拉角的正运动学描述方式、对给定机械臂末端的位置和姿态进行表达。考虑关节处谐波减速器以及传感器带来的柔性建立7自由度空间柔性机械臂的动力学模型。建立单自由度刚性、柔性机械臂的动力学模型然后推导出7自由度空间柔性机械臂的动力学模型。其次,根据柔性机械臂的动力学模型以及柔度矩阵理论对空间机械臂的在轨刚度进行计算分析与验证。由于空间机械臂在执行空间任务时具有不同的构型,采用有限元分析其在各构型下的在轨刚度存在非常大的工作量而难以实现,因此提出一种基于柔度矩阵理论建模的计算方法并进行了验证。由空间柔性机械臂运动学模型与动力学模型,提出了柔度矩阵理论建模的计算方法;然后通过对机械臂在2种典型构型下有限元分析对理论进行了验证;最后对机械臂进行了地面展开刚度试验验证。然后,根据柔度矩阵理论算法对机械臂模型进行简化分析,分析机械臂末端在紧急制动时的抖动情况。利用有限元软件Patran以及柔度矩阵理论对机械臂有限元模型进行化简,对机械臂的两种典型构型末端负载为空载、宇航员与3t的负载时的情况进行分析,将理论模型的计算的结果与有限元计算的结果进行比较。计算得出机械臂在不同情况下发生紧急制动时末端的制动距离。最后,为了模拟空间机械臂所受不同时长冲击后的抖动情况,将模型导入动力学仿真软件中进行分析,根据提出的柔度矩阵理论进行相关参数设置,然后根据预估的宇航员脚蹬机械臂末端时产生的力设置末端负载,并在不同时长下做冲击抖动分析。同时以刚性机械臂与柔性关节机械臂做对比试验发现,当不考虑机械臂柔性时,在受到不同时长冲击时机械臂末端不会出现抖动情况;当机械臂为柔性关节机械臂时,在受到不同时长冲击时机械臂末端会在移动一段距离后在其附近发生抖动。