航天服是载人航天必不可少的防护装备，是航天员个人生命保障系统中最重要的分系统。随着载人航天的深入发展，航天服的活动性能已经成为其最重要的性能指标之一。在航天服的研制和航天工效学研究中进行航天服关节力学特性的测试已经成为一项非常紧迫的课题。本文结合国家“载人航天”工程项目“航天服关节力学特性测试系统”的研制，提出新的航天服关节力学特性测量方法，研究和发展基于新的测量方法的理论体系，搭建测试系统平台，通过具体实践检验理论体系的正确性和可行性。　　本文在全面地综述了传统的航天服关节力学特性测量技术的基础上，将机器人学理论引入到这一领域中，提出基于随动式测量机器人的航天服关节力学特性测量方法。　　针对这一测量方法，研制随动式测量机器人测试系统。在研究了机器人的本体结构的基础上分析杆件参数和测试空间的关系，为优化杆件参数提供了理论依据；设计六通道光电码盘数据采集与接口电路，该电路结构简洁、功耗低、性能稳定；开发航天服关节力学特性测试软件系统，软件具有功能强大、界面友好、操作简便等特点。整个测试系统适应性强、可靠性高、易于维护、测量精确。建立机器人测量的数学模型，为机器人空间位置和姿态的测量奠定了基础，并对机器人的位置测量精度进行了分析。　　根据舱内航天服手臂的实际特性，建立柔性关节的数学模型，并进行手臂的运动学建模。研究航天服手臂的运动学与静力学，完善了系统的测量原理。通过仿真验证了机器人与航天服手臂运动空间的配合情况。并探讨了系统的扩展应用价值。　　针对航天服手臂逆运动学计算的实际情况，提出基于神经网络的逆运动学算法进行航天服关节角度的计算，研究用于网络权系数学习的Levenberg-Marquardt算法，提出基于泛化能力的网络构造算法，使神经网络在权系数训练的同时，进行拓扑结构的优化设计。计算结果证明了该算法具有较高的航天服关节角度计算精度。本文同时还提出基于六维空间距离的最佳近似解法，并研究了采用微分逆运动学算法求解这一问题的实现过程。对几种逆运动学算法的性能进行了比较。　　建立SGI图形工作站三维实时仿真显示系统，通过三维实时仿真验证航天服手臂模型与正、逆运动学计算的结果。　　研制适用于肘关节的单自由度验证测试装置，通过将其测量结果与机器人测量结果的比较对测试系统进行验证和评价，并对所采用的两种逆运动学算法的航天服关节力学特性的测量精度进行评价。　　在实际的测试系统平台上进行舱内航天服关节力学特性测试实验与系统验证实验，实验结果有效的验证了理论体系的正确性、可行性和系统较高的测量精度。