随着航天发射不断增加,在轨卫星的数量已经非常庞大。在轨卫星出现故障是难以避免的,故障卫星不仅占用有限的空间资源,还会威胁到其它航天器的安全运行。针对故障卫星的在轨服务技术成为目前研究的热点问题,进行在轨服务的关键技术是卫星捕获。在抓捕卫星的过程中,过大的碰撞冲击不仅可能损坏设备,还容易造成卫星逃逸。本文主要研究了基于欠驱动手爪的机械臂抓捕小惯量卫星控制方法及策略。本文首先对机器人抓捕操作系统进行建模分析,采用改进DH参数法推导机械臂正运动学,通过加速度冗余分解得到机械臂加速度级逆运动学,并基于梯度投影法对零空间自运动进行优化,提高了机械臂运动性能。使用牛顿-欧拉法,给出机械臂动力学递推算法。对欠驱动手爪耦合自适应运动特性进行分析,通过几何法建立手指运动学,确定欠驱动手爪工作空间,提出欠驱动手爪“几何封闭状态”概念。对欠驱动手爪传动链进行动力学建模,为欠驱动手爪控制律设计提供模型基础。在完成机器人抓捕操作系统建模分析后,根据抓捕操作系统特点,研究柔顺抓捕卫星的控制方法和策略。根据抓捕任务需求,欠驱动手爪采用速度-力矩切换的控制方法,实现速度控制和锁紧力保持。通过仿真实验明确欠驱动手爪性能后,制定基于欠驱动手爪的分段速度控制抓捕策略,在优先保证目标不逃逸的基础上,降低碰撞冲击。机械臂主动柔顺控制方法选用自适应阻抗控制,在笛卡尔空间分别设计位置阻抗控制和姿态阻抗控制,使用自适应控制算法完成对关节空间轨迹的跟踪。通过加加速度连续的轨迹插值方法,生成自适应阻抗控制器笛卡尔空间期望轨迹。最后,提出一种基于欠驱动手爪的柔顺抓捕策略,并通过仿真实验,验证了策略的有效性。最后进行基于欠驱动手爪的抓捕策略实验验证,搭建欠驱动手爪性能测试实验平台,验证了其耦合自适应运动特性和分段速度控制。通过悬吊法模拟卫星的漂浮状态,搭建了机器人抓捕系统实验平台,完成了对漂浮目标的柔顺抓捕,验证了基于欠驱动手爪抓捕策略的有效性。