空间漂浮基机械臂技术是空间机器人领域的关键技术之一，在过去的四、五十年间取得了突飞猛进的发展。它将空间感知，自主机动和复杂操作能力集于一身，通过自主或人为操作、在轨或地面遥操作等方式执行空间站在轨组装维修，非合作目标捕获，组件更换，燃料加注，轨道更迭等任务。尤其是近年来，随着计算机科学和人工智能等热门学科的发展，机器人技术迎来了新一轮的研究热潮。当一个个最新研究成果应用于空间机器人领域当中去的时候，有理由相信，在不远的将来，空间机器人技术将会成为空间探索科学中一个显著的亮点，它也将更为高效地推动人类宇宙探索事业向前进步。　　空间漂浮基机械臂系统耦合动力学与解耦研究是研究者们长期以来最为关注的理论问题之一，它也是解决基体位姿控制系统能力饱和问题和能源消耗问题的最基本、最有效的手段。辅之以动力学建模、工作空间分布和路径规划方面的研究工作，使得动力学解耦方法在实际的任务执行过程中被更为有效的应用。本文是以航天预研课题“空间XXX科学实验平台”、商业航天预研项目“XXX电池阵和天线展开机构”、国家自然科学基金项目“重载灵巧高刚度搅拌摩擦焊机器人动态特性分析及优化设计”(项目编号51505470)等为依托而进行的。本文将围绕空间漂浮基机械臂系统动力学建模理论新方法、工作空间分布特点及其组成、机械臂与基体之间的动力学耦合原因、性质及其解耦方法、考虑解耦要求的路径规划与避障和相关仿真实验等方面，依次开展了以下几个方面的研究工作:　　(1)漂浮基空间机器人自上世纪七、八十年代开始逐渐进入人们视野，目前，以位姿可控的卫星或航天器上搭载单个或多个机械臂形式存在居多。机械臂在执行任务过程中，如何减少对基体位置、姿态的影响是本文研究的核心问题。因此，一方面，对前人关于空间漂浮基机械臂建模、动力学耦合分析等方面的工作进行调研，并总结其中存在的不足之处，另一方面，搭建文章研究框架，为后续的研究工作提供路线依据。　　(2)数学模型是一个物理系统所要面对的实际问题与数学工具之间的必不可少的沟通桥梁。文中分别从坐标系选择、模型描述方法、非完整性分析等角度对系统进行了梳理;提出了容许运动空间的概念，并以此为依据，引出了一种针对空间漂浮基机械臂系统的建模新方法。　　(3)工作空间是反映系统工作能力的一个重要特征，工作空间分析也是机器人执行任务过程中必不可少的一环。与固定基机械臂系统相比，漂浮基系统工作空间分布更加复杂，这是由系统的非完整性所导致的。当系统进行逆向运动学、动力学控制时，系统的动力学奇异性也会给整个过程带来困难。因此，通过工作空间分析和动力学奇异分析过程，寻找出一个可以成功规避动力学奇异现象的路径无关工作空间是本文的又一目的。这也是耦合动力学解耦过程的一个必要前提。　　(4)动力学耦合机理与解耦方法是本文研究的重中之重。为了显式的描述这一问题，提出了动力学耦合度的概念，并介绍了耦合度的度量方法。用耦合度椭球这个概念几何体还可以从感官上给出一种定性的耦合度大小的表达。通过对系统的约束和任务分类，运用响应零空间方法，将动力学解耦问题转化为非奇异线性方程的求解问题。然后，结合路径无关工作空间分析结果和虚拟机械臂方法，验证路径无关工作空间中运动分解速度控制方法成功避免动力学奇异问题的可行性。　　(5)动力学解耦的效果取决于系统的任务约束种类和个数，换句话说，有时任务约束可能存在矛盾，并不能顾此即彼，动力学解耦过程可能存在无解的情形。所以，文中提出了将动力学解耦作为优化目标之一的路径规划方法来解决这一问题。其中，从关节空间中进行路径规划避免了系统遇到非奇异性问题的影响;量子遗传算法的应用体现出其收敛速度快、搜索能力强的优点;Pareto最优解为相互矛盾优化目标提供了解决方案;多约束避障问题的路径规划为解决实际问题提供了重要的解决思路。　　(6)运用SpaceDyn仿真平台，进行相关仿真试验。为了说明机械臂与基体之间存在动力学耦合现象，进行仿真实验一:正向运动学仿真实验，观察基体位姿所受影响，以及末端位置变化曲线;为了说明动力学解耦方法的有效性，进行仿真实验二:动力学解耦过程仿真，观察基体位姿响应。