空间机械臂是空间站建设与维护的重要工具,在代替宇航员进行舱外作业、舱体转移和对接等方面发挥着关键性的作用。随着空间技术的发展,空间机械臂操作任务的智能性和复杂性不断提高,空间机械臂的杆件之间、杆件与舱体之间发生碰撞的可能性大大提升。一旦空间机械臂发生碰撞,其速度可能发生突变,从而导致空间机械臂无法到达预期的位置和姿态,甚至损坏器件。因此,如何避免空间机械臂在执行任务时发生碰撞已经成为空间机械臂应用中急需解决的问题。本文研究的主要内容是空间机械臂在轨运行碰撞干涉分析方法。在充分分析各类干涉分析算法的基础上,针对目前机械臂干涉分析技术存在的问题,提出了一种适合空间机械臂干涉分析的新方法。该方法基于碰撞干涉空间对空间机械臂的干涉情况进行分析,通过判断机械臂当前构型对应的关节角是否存在于碰撞干涉空间来判断是否发生杆件之间的干涉。由于在进行干涉分析时不需要进行复杂的计算,因此该方法比较高效,既能够保证空间机械臂运动的安全性,也能满足空间机械臂控制的实时性。首先,建立空间机械臂的运动学模型。针对空间机械臂在轨运动的特点,建立其运动学模型,在此基础上实现末端的直线路径规划,并通过数值仿真验证算法的正确性。其次,研究基本几何体之间的干涉分析方法。采用空间机械臂的实际模型进行干涉分析,需要进行大量复杂的计算,会导致时间代价非常大,这在实际操作中是不允许的。通常使用体积略大的基本几何体代替实际模型进行干涉分析,以提高检测效率。空间机械臂模型一般可以简化为球体、圆柱体、长方体、凸多面体,或者这些几何体的组合,因此,本文研究并实现了球体、圆柱体、长方体之间的干涉分析方法以及凸多面体之间的干涉分析方法,解决了基本几何体之间的干涉分析问题,为实现空间机械臂的干涉分析奠定基础。进而,实现基于碰撞干涉空间的干涉分析方法。空间机械臂是一个连杆机构,在特定构型下连杆之间是否发生碰撞是确定的,即可以通过构型来判断其干涉情况。基于这个特点,本文提出并实现了基于空间机械臂碰撞干涉空间的干涉分析方法,通过一个遍历算法获取碰撞干涉空间,并利用碰撞干涉空间分析空间机械臂的干涉情况。该方法的是一种比较高效的方法,能够满足空间机械臂控制的实时性要求。最后,建立一个三维可视化仿真平台,对本文提出的方法进行仿真验证。