空间机械臂作为航天器和空间实验平台的重要组成部分,在进行航天器的对接、指定目标物体捕获等方面发挥着重要作用。而复杂多变的太空环境会使长期运行的空间机械臂出现故障概率增大,由于太空环境中大型设备维修困难,对空间机械臂系统的容错能力与可靠性需求提高。因此,开展空间机械臂容错控制关键技术研究,能够为在轨任务提供可靠保证,具有十分重要的意义和应用价值。本文针对冗余度空间机械臂系统,重点对空间机械臂关节失效下性能参数突变抑制和容错规划关键技术展开研究,并研制出了一套冗余度空间机械臂容错控制系统,研究内容如下：首先,对三类控制模式下的空间机械臂运动学模型进行简化,提出了以数值分析法为基础的空间机械臂退化工作空间分析方法,并运用边界极值理论实现了容错空间求解。其次,研究讨论了故障后锁定关节可能引起参数突变类型,基于摄动法理论推导了机械臂关节速度和力矩突变抑制方程,并以冗余度空间机械臂为研究对象实现了容错路径规划中参数突变抑制的数值分析求解。然后,针对关节失效故障的空间机械臂,提出了一套基于最优控制方法的冗余度空间机械臂容错路径规划策略。通过输入空间机械臂控制约束条件和最优容错控制指标,基于区域搜索遗传算法求解出了容错路径中控制目标最优的关节角序列。最后,基于OpenGL图形接口完成了冗余度空间机械臂容错控制仿真系统的设计与实现。根据系统功能需求和MFC类库进行容错控制系统的框架设计,搭建出了冗余度空间机械臂容错仿真控制系统。在此基础上,完成了对本文提出的关键技术验证。