1、自由漂浮空間機器人由于其能耗低而越來越受到研究者的重視。其中目標捕獲在空間機器人研究領域作為一項基本操作內(nèi)容，因其應用范圍廣而顯得尤為重要。但目前的捕獲研究主要針對固定目標，實際中待捕獲目標通常并非靜止的。本文重點研究自由漂浮空間機器人快速有效捕獲運動目標操作的軌跡規(guī)劃方法，以及在捕獲過程中空間機器人末端與目標之間的碰撞問題，通過選擇碰撞時的機械臂臂型以及碰撞后的繼續(xù)規(guī)劃優(yōu)化了整個捕獲過程。
　　本文首先建立了自由漂浮空間機器人的

2、運動學和動力學的數(shù)學模型，推導了自由漂浮空間機器人的正運動學方程、基于廣義雅克比矩陣的速度級逆運動學和動力學方程，簡要介紹了本文的研究對象并分析其特點，建立其用于虛擬仿真的幾何建模模型。然后根據(jù)所建立的運動學模型，通過分別在關節(jié)空間和笛卡爾空間的規(guī)劃，完成其點到點跟蹤和直線路徑跟蹤，驗證所建立模型的正確性，并為本文的研究提供基礎。
　　其次，本文著重研究了自由漂浮空間機器人對運動目標自主追蹤的軌跡規(guī)劃方法。對運動目標的追蹤，要求快

3、速性與穩(wěn)定性的同時，使得追蹤過程中的軌跡規(guī)劃次數(shù)少，且可以兼顧其它指標。本文提出了直接瞄準法、連續(xù)路徑規(guī)劃追蹤法和分段標準路徑法，分析了各自的優(yōu)缺點和適用情況。針對計算量小的規(guī)劃方法，其跟蹤精度差的情況，通過基于卡爾曼濾波器的目標運動參數(shù)預測，使得空間機器人對運動目標的跟蹤精度得到提高。并通過搭建實驗平臺，利用實驗驗證了分析結果。
　　文章的最后分析了空間機器人末端操作器對目標的捕獲過程并分析了捕獲過程中產(chǎn)生的碰撞影響，利用動力學