本文设计了一种适用于狭窄空间的航天器对接系统,并对该系统进行了运动学分析,获得了正运动学方程、逆运动学解析解和雅可比矩阵,接着进行了对接系统的动力学建模,求得了关节的驱动力和驱动力矩,最后通过仿真方法验证了理论计算的正确性,并且绘制了对接系统的工作空间。本文的研究内容主要集中在以下三个方面:首先,设计对接系统本体结构。本文根据技术要求进行了对接系统的方案设计和比较论证,确定双Z轴串联构型方案。在此基础上,结合设计指标与实际工况确定了机构运动链配置顺序和各关节驱动、传动方案。接下来根据具体设计参数和相关设计理论完成了对接系统的详细结构设计,并完成了对关键部件的有限元分析,验证了零部件的强度。其次,求解对接系统运动学问题。本文利用Denavit-Hartenberg参数法和对接系统连杆坐标系,求取对接系统的正运动学方程。接下来,采用反变换法依次解出各自由度关节变量的解析表达式。最终,利用各连杆变换矩阵,通过使用微分变换法构造得到对接系统的雅可比矩阵。再次,建立对接系统动力学模型。在对比常用动力学建模方法的优劣后,选择使用牛顿-欧拉法求解对接系统的动力学方程。采用正向推导计算获得对接系统的惯性力和惯性力矩,再利用逆向推导计算获得各个关节处的驱动力和驱动力矩,实现了对接系统的动力学逆问题求解。最后,仿真验证理论计算。运用CoppeliaSim仿真软件作为虚拟仿真环境建立对接系统的虚拟样机,验证了对接系统各项运动学、动力学理论计算的正确性。随后,利用仿真的方法绘制出了对接系统的有干涉风险的点的工作空间。