完整的空间机械臂研究过程都要在地面完成,而空间机械臂真正工作在空间微重力环境下,因此,空间机械臂的微重力模拟研究是空间机械臂研究的关键部分之一,微重力模拟研究的主要目的是微重力模拟装置模拟出空间微重力环境,同时满足空间机械臂的运动需求。出于这种目的和需求,本文开展了空间机械臂微重力模拟装置的研究。根据项目的技术指标要求,通过综合分析国内外微重力模拟研究状况,比较不同形式的微重力模拟方案,完成了悬挂点的确定和空间机械臂运动范围的确定等,最终确定了一种悬挂方案。在此基础上,编写了吊点力的优化程序,利用ADAMS仿真验证了吊点力;此外对微重力模拟的重力补偿精度进行了分析,分析结果表明,此种方案可以满足空间机械臂的运动要求。对微重力模拟进行了方案设计,提出了一种三自由度串联回转臂式的微重力模拟装置,该装置可满足在提供不同的吊点力的同时被动跟踪空间机械臂的运动;对微重力模拟装置进行了详细设计,给出了各个部分的Pro/E三维实体模型,并对主要部件进行了静力学分析。对微重力模拟装置和空间机械臂组成的系统进行了运动学与动力学模型的建立,对该微重力模拟系统进行了ADAMS仿真分析,设计了四种不同运动形态的仿真方案,仿真结果与前文的仿真验证结果相符,且微重力模拟装置对空间机械臂各关节所产生的附加反转力矩和附加弯曲力矩均未超过P N m和Q N m,可以用于实际空间机械臂的微重力模拟。