大型化是未来航天发展的一个重要方向。为了方便运输,大型空间结构往往需要被模块化,由运载器将模块运载至太空环境再进行在轨搭建,这使得在轨机器人构建系统的研究成为了必要。本文首先针对大型空间结构的搭建问题进行任务分析及关键技术总结,给出利用五自由度冗余机器人操作柔性梁以实现多任务目标的系统总体操作方案、控制方案的思路及原理,并利用Pro/E对冗余机器人进行了机构设计。重点对双机器人操作大型柔性梁这一大型空间结构装配的典型问题进行了研究。对双机器人操作系统进行了动力学建模及控制方案研究,其中机器人采用D-H坐标法进行几何建模,采用第二类拉格朗日方法进行动力学建模。柔性梁简化为欧拉-伯努利梁,大型空间结构基座采用集中质量法简化建模。控制方案主要包括末端力控制及基座控制两部分,首先末端力控制部分对操作过程中机器人末端执行力进行了设计并采用PI控制其收敛。而基座控制部分则主要采用解出加速度控制法进行机器人控制,由于双机器人均为五自由度冗余机器人,利用基于任务优先级的逆运动学算法(PIK)对机器人操作桁架装配件平动及绕质心转动过程中沿规划路径运动并达到大型空间桁架结构减震的优化目标。最终在Patran/Nastran中建立柔性梁的有限元模型,对其分别作用预期作用力及均值力进行比较,结果可见所设计的预期作用力可实现柔性梁减震的目标。在Matlab/Simulink中搭建其控制模块,利用其Simmechanics模块搭建机器人动力学模块分别对柔性梁平动及绕质心转动两种工况进行仿真分析。仿真结果表明,平动及转动工况中,装配误差仅为装配位移的0.3%和0.012%,具有足够的装配精度,且柔性梁结构及基座的振幅均得到有效减小,该控制方案可以实现柔性梁的精确转移并可同时实现机器人操作空间桁架梁结构过程中结构的减振。