随着空间技术的飞速发展,宇宙探索的不断深入,人类对地球以外的宇宙环境有了更深层的认识。机器人技术的发展和空间应用,彰显了机器人在未来宇宙探索中的巨大潜力,尤其是像人一样具有灵活操作能力的类人机器人(本文称为机器人宇航员),具有高灵活性和运动协调性,可以辅助人类宇航员完成空间站内外的设备维护和科学实验,降低出舱风险;星体探索时,其具有更好的运动和环境适应能力。本文针对机器人宇航员在空间站和星体探索中的工作任务特点,开展全身协调运动的轨迹规划和双臂作业过程中柔顺控制方法的研究。根据机器人宇航员的结构尺寸和自由度配置,建立了整体系统的运动学模型,基于系统各部分耦合关系,组建了右腿-腰-右臂运动链、右腿-腰-左臂运动链和左腿从动链。将位置级运动学与速度级运动学相结合,提出了微重力环境下整体式和分步式全身协调的运动规划策略。为避免关节角度运动到极限位置,通过梯度投影法进行关节空间优化,实现了各关节的避极限位置控制,并利用灵活性指标分析了避关节极限控制对机器人双臂灵活性的影响。依据双臂的主从关系利用最速下降法和欧拉-轴角法规划双臂末端的运动轨迹,通过典型工况的仿真,验证了策略的有效性。对于机器人宇航员在行星表面应用的情况,需要考虑引力下的平衡问题。本文研究了引力环境下机器人宇航员保持平衡稳定的条件,提出了利用机器人的COM(Center of Mass)位置间接调整控制ZMP(Zero Moment Point)位置的方法,达到机器人保持平衡稳定的目的。针对双臂进行作业时的运动协调及内力分配问题,分析了机械臂闭链时的运动约束关系,推导了传感器检测力到机械臂末端力的等效转换,提出了主从式和平级式的力分配方法,实现了双臂协调的阻抗控制。通过典型任务的仿真,验证了方法的有效性。