空间机器人技术的飞速发展，使得越来越多的空间作业任务由空间机器人系统来辅助完成成为可能。如对远轨道失效卫星的捕获、修理，以及辅助飞船与空间站的交会、对接等作业任务。在这些情况下，使用空间机器人能够大大减少宇航员舱外作业带来的各类危险；而大型空间站的在轨组装、维修等操作任务，更为空间机器人提供了广阔的应用前景。 由于空间机器人尤其是带柔性臂的空间机器人系统在太空处于失重、无空气阻尼状态，因此它的运动学、动力学及控制问题与地面机器人系统有着本质上的区别，必须根据它们的作业环境及特点，对上述问题重新加以研究、认识，所以它的研究有着极其重要的理论与实际意义。本文将对几种具体的空间机械臂系统模型进行运动学、动力学分析，并总结出其中一些共性的问题和它们之间的区别，以便为人们开展空间机器人控制系统设计问题的研究打下基础。全文工作具体如下： 在本文的第一章，介绍了本论文的选题的选题背景、意义以及研究现状，并大致介绍了本论文的主要研究工作。 在本文的第二章，我们对具有夹持载荷的闭环双臂空间机器人系统的运动学问题做了分析。根据系统运动几何关系并结合系统的动量守恒及动量矩守恒关系，我们给出了系统运动的广义Jacobi关系。分析表明，由于闭环双臂空间机器人系统特有的约束性质，其运动Jacobi关系与单臂空间机器人系统有很大的区别。 在本文的第三章，我们对柔性空间机械臂系统的运动学问题做了分析。首先采用模态综合法对柔性臂的变形做了描述，在此基础上，结合系统动量守恒及动量矩守恒关系，分析、建立了柔性空间机械臂系统的广义运动Jacobi关系，为考虑柔性影响的系统运动学分析奠定了基础。 在第四章中，我们讨论了柔性空间机械臂系统的动力学建模问题。以模态综合法为基础，建立了一阶模态展开的柔性空间机械臂欠驱动形式的系统动力学方程。该形式方程的优点在于，其方程结构与地面同类柔性机械臂完全相同，便于将地面柔性机械臂的成熟控制技术向柔性空间机械臂系统移植。 在本文的第五章，为了更好的比较模态函数个数的选取对系统动力学分析精度的影响，我们建立了二阶模态展开形式的柔性空间机械臂系统动力学方程。与一阶模态展开形式的系统动力学方程相比，它的方程结构明显复杂得多，计算量成倍增加。其优点在于控制精度也随之增加，控制的效果比较好。 在本文的第六章，我们在模态综合法的基础之上，采用一阶模态截断函数并结合系统的动量守恒及动量矩守恒关系，分析、建立了柔性空间机械臂系统完全能控形式的系统动力学方程。与第四、第五章得到的柔性空间机械臂系统动力学方程相比，该方程结构更紧凑、数目也明显减少，但方程中系统参数出现的形式变得非常复杂。该方程的优点在于动力学方程中不包含载体位置、姿态变量，因此也不需要反馈、测量这些量，能够有效地简化控制器的结构。