随着我国航天事业的稳步推进,空间机械臂在我国的航天任务中得到了越来越广泛的应用。要对空间机械臂进行动力学控制与运动规划,首先要对其进行动力学建模。空间机械臂的动力学特性与地面工业机械臂相比有很大不同,一方面,空间机械臂的工作空间大、末端负载高,其动力学呈现出明显的刚柔耦合特性;另一方面,空间机械臂与载体航天器之间的相对运动存在着强烈的耦合作用。针对空间机械臂刚柔耦合、漂浮基座的动力学特性,本文对空间机械臂系统的动力学建模问题进行了深入研究,为空间机械臂的设计选型提供了参考依据。首先,以固定基座全转动副刚性机械臂为研究对象,运用有向Span树描述机械臂的拓扑结构,并运用浮动坐标系法,建立了固定基座刚性机械臂的递推正运动学模型。在此基础上通过拉格朗日第二类方程建立了固定基座刚性机械臂的显式动力学模型,运用能量守恒原理对建立的动力学模型的正确性进行了验证。其次,在建立的固定基座刚性机械臂运动学模型的基础上,建立了考虑弯曲变形的固定基座柔性机械臂的递推运动学模型。根据有限差分法可直接得到刚度矩阵的优点,采用有限差分法对柔性机械臂系统进行离散化,在此基础上通过拉格朗日第二类方程建立了固定基座柔性机械臂的显式动力学模型,开发相应的动力学仿真软件以验证柔性机械臂动力学模型的正确性,并对柔性机械臂的动力学特性进行研究。仿真结果表明:当将柔性杆件离散化为11个分段时,仿真结果即可满足精度要求;在一定范围内,根部杆件的弹性模量对机械臂末端弹性变形的影响并不显著,为了有效抑制机械臂末端的弹性变形,应当适当增大机械臂末端杆件的弹性模量;在一定范围内,根部杆件的截面高度对机械臂末端弹性变形的影响并不显著,为了有效抑制机械臂末端的弹性变形,应当适当增大机械臂末端杆件的截面高度。最后,在固定基座柔性机械臂显式动力学模型的基础上,运用有向Span树描述空间漂浮基座机械臂的拓扑结构,据此合理选取广义自由度,推导出自由漂浮基座柔性机械臂的显式动力学模型,并开发相应的仿真软件,根据动量守恒原理对该动力学模型的正确性进行了验证。