在空间机器人领域,如何将高速飞行的机器人平稳附着在非合作目标航天器上这一难点,越来越受到学者们的关注。由于空间机器人在太空微重力环境下高速飞行,其与非合作航天器接触的瞬间产生巨大的碰撞力,会导致机器人被迅速弹开,从而无法平稳附着在航天器上。因此应用于太空的缓冲吸附技术已迫在眉睫。同时,传统的机械设计已经无法满足日益深入的深空探索需要,而随着仿生机器人的日渐成熟,将仿生机构应用于太空环境中是未来深空探索的趋势。因此本文希望研制出一种高可靠性的空间缓冲吸附机构,以降低缓冲过程的碰撞力,辅助实现非合作航天器的缓冲着陆,并结合地面实验验证其有效性。首先,本文对蝗虫的生理结构和运动特性进行介绍,以蝗虫后腿为设计灵感,并结合空间缓冲吸附机构的功能需求和设计原则,通过仿生映射,构建了仿生蝗虫腿的空间缓冲机构原理图。再通过稳定裕度建模确定了机构承载台形状和腿数,然后根据功能需求对其腿部结构进行详细的设计,最终得到一种仿蝗虫腿的空间缓冲吸附机构,并且通过有限元分析有效验证了设计和材料选择的合理性。其次,对空间缓冲吸附机构进行运动学建模并仿真加以验证,求得其腿部最优的工作空间尺寸;然后对空间缓冲吸附机构进行整机动力学建模和接触碰撞力建模,推导求得其碰撞力方程;再基于虚功率原理对空间缓冲吸附机构的缓冲过程进行推导求解,最终求得机构缓冲过程的动力学模型。然后,对空间缓冲吸附机构的关键缓冲参数进行设计,将缓冲机构等效为线性弹簧阻尼结构,建立碰撞动力学模型,并结合机构的动力学特性求得机构扭簧的刚度系数和阻尼系数;再通过不同参数的实验比对,仿真校验求得的缓冲参数,验证了其合理性和正确性,并为原理样机的加工提供了理论依据。最后,搭建了地面碰撞粘附实验系统,对系统做了介绍,并预分析了实验结果,设计了实验方案。接着将样机以不同的接触速度碰撞到不同的接触面上,通过上位机得到缓冲机构受到的实际碰撞力远小于理论碰撞力,且与数学模型的碰撞力近乎相等,验证了接触碰撞模型推导的正确性。通过蒙特卡洛统计学理论得缓冲机构的粘附成功率高达98%,验证缓冲机构设计的合理性和使用的可靠性。