空间非合作目标的在轨抓捕与一般合作目标的抓捕不同,其最主要的特点就是目标具有非合作性,即不具有抓捕所需要的专用接口,并且不提供任何用于对其进行抓捕的有效信息。对于待抓捕的空间非合作目标,由太阳光压、重力梯度等摄动力以及失效前自身剩余角动量的影响下,往往会处于复杂的旋转运动状态,对抓捕航天器的安全构成威胁的同时也会大大增加抓捕的难度,所以在进行抓捕之前,必须对非合作目标进行有效的消旋操作。随着空间技术的不断发展和提高,空间机器人技术的应用也日益成熟与广泛,其特点和优势众多,在在轨交会对接、在轨捕获、燃料补给、更换组件、升级设备等在轨操作任务中均起到了重要作用,也是各航天大国研究的热点。气体冲击消旋是一种利用气体冲击喷射在目标表面特定区域产生作用力矩对空间非合作目标进行消旋的有效方式,相比其它消旋方式,其具有非接触、高效率、设备简单的特点。将空间机器人可操作性强的特点应用到喷气消旋任务中,可以实现消旋任务的高精度、高质量、高效率,对空间非合作目标的消旋抓捕任务具有重要意义。本文选择利用空间机器人操作的气体冲击消旋方法对空间非合作目标进行消旋,针对这一问题开展了以下工作:(1)调研了国内外空间非合作目标消旋的研究进展,总结了各种消旋方式的消旋原理和消旋效果;(2)利用增广体的概念建立了空间机器人动力学模型,分析了冗余状态下空间机器人的运动特性;(3)建立了空间非合作目标简化模型,分析了其在空间环境作用下的运动状态。建立了喷气羽流压强和压力模型,给出了合理的消旋策略;(4)针对变质量系统惯性参数改变的特点,利用自适应惯性参数更新算法,实现了外部干扰力作用下基座姿态的稳定保持。综上所述,论文针对基于空间机器人的气体冲击消旋方法的问题,调研了国内外非合作目标消旋实例,开展了空间机器人动力学建模和运动特性分析,提供了一种非合作目标消旋策略,给出了自适应基座无扰动方法,这些工作对空间机器人操作的气体冲击消旋研究具有重要意义。