随着我国空间探索进程的深入和空间技术的飞速发展,需要完成的空间任务越来越复杂,这对空间机械臂的安全性和操作精度都提出了很高的要求。空间机械臂完成低速操作任务时容易产生低速爬行现象,轻则严重影响末端操作精度,重则导致任务失败。因此,开展空间机械臂低速运动优化研究,具有十分重要的理论意义和实用价值。本文以提升空间机械臂低速运动性能为目的,开展空间机械臂低速空载及低速重载工况下的运动优化研究,主要完成工作如下:首先,开展空间机械臂低速运动特性分析研究。首先对空间机械臂低速运动特性及其影响因素展开分析,建立了考虑各影响因素的数学模型。为定量分析影响因素对机械臂操作精度的影响程度,提出了.空间机械臂低速运动特性影响程度评价指标。分别针对空载转移和重载搬运操作任务,分析各影响因素对空间机械臂低速运动特性的影响程度。最后,对比分析数值仿真结果,确定空间机械臂低速运动特性的主要影响因素。其次,基于前文研究结论,开展空间机械臂低速空载运动优化方法研究。针对非线性关节摩擦引起机械臂低速空载爬行的问题,建立空间机械臂低速空载运动优化目标函数,提出了连续均衡比例因子。基于Newton-Raphson迭代算法求解空间机械臂低速空载运动的初始时刻构型。引入运动可优化度,实现空间机械臂低速空载运动优化,数值仿真验证了所提算法的有效性。最后,开展空间机械臂低速重载多目标运动优化方法研究。针对臂杆柔性引起空间机械臂低速重载爬行的问题,首先建立末端偏移、关节力矩和基座扰动三个优化目标函数,分析得到约束方程后,建立空间机械臂低速重载多目标优化数学模型;其次,采用正弦6次多项式插值关节轨迹,将控制参数取为多目标优化的决策向量;最后,引入高斯算子和混沌算子,采用多目标粒子群优化算法实现了空间机械臂低速重载多目标优化,数值仿真验证了所提优化算法的正确性。