随着在轨服务技术日益成为现代空间技术发展的重点研究领域,用于在轨服务的空间机器人也得到了前所未有的发展。现代先进的空间机器人大部分都采用了模块化设计思想,模块化关节的性能直接影响了空间机器人控制效果。为了保证空间机器人的控制效果,本文从可重构的角度出发,对应用于空间机器人的模块化关节的控制系统展开了设计与研究工作。主要研究内容如下:（1）模块化关节驱动控制系统总体设计。从可重构的角度出发,提出了模块化关节驱动控制系统设计的总体框架及关节实时控制系统设计方案,可适用于不同输出扭矩的模块化关节及利用模块化关节搭建的多种类型的空间机器人。模块化关节以无刷直流电机作为驱动单元,建立了无刷直流电机数学模型,包括电压模型、功率模型、转矩模型。通过无刷直流电机数学模型与FOC算法、PI控制器、PD控制器、SVPWM技术结合,设计了关节的驱动控制算法,并设计了关节驱动控制系统的硬件电路。（2）基于绝对位置传感器的关节输入端和输出端的位置融合研究。为了保证关节输出端传感器的位置检测精度,本文进行了多传感器位置融合设计。首先对模块化关节位置传感器融合原理进行了分析,根据融合原理设计了位置融合的硬件电路并建立了位置融合系统数学模型。位置融合设计中对传感器进行了线性化补偿及噪声滤波处理,包括等权FIR滤波器、三阶卡尔曼滤波器等,并搭建了用于测试位置融合效果的实验平台,通过位置融合方法,传感器检测精度为0.043°,远高于无位置融合时的检测精度。（3）模块化关节摩擦建模与摩擦补偿研究。为了降低关节摩擦对关节控制性能的影响,在分析了关节中存在的摩擦对关节系统性能影响的基础上,提出了混合摩擦的设计思想,建立了混合摩擦数学模型,并通过实验对混合摩擦模型进行参数辨识,辨识结果通过反馈补偿的方式融入到驱动控制算法中。同时设计了有无摩擦补偿的关节位置跟踪精度对比实验,从实验中可以看出,有摩擦补偿时关节实时绝对位置精度为±0.1°,远高于无摩擦补偿时的位置精度。（4）基于模块化关节的空间机械臂平台实验。首先分析了机械臂的常规需求,并根据需求搭建了四个自由的空间机械臂实验平台,包括空间机械臂的构型设计、内部走线设计以及空间机械臂的四个关节模块具体选型。搭建了空间机械臂重复定位精度实验系统平台并通过设计的四自由度空间机械臂的控制系统,进行了重复定位精度实验。通过空间机械臂五个目标点的重复定位实验可以看出:空间机械臂的重复定位精度范围为0.5460mm～0.9516mm,高于空间机械臂的重复定位精度指标1mm。