近年来随着我国在空间探索领域的不断深入,空间机械臂扮演着至关重要的角色,它们能够很好地辅助宇航员开展任务甚至代替其完成危险任务,成为现阶段的重点研究对象。为了更好地满足航天器舱内外各类任务需求,解决空间站复杂多样的在轨维修维护以及舱外运行监测、部件更换等问题,本文根据所设计的可重构式空间机械臂模块库,进行任务构型以及运动控制研究。首先通过模块化系统的特点以及可重构的实施情况,按空间任务实际需求将机械臂模块进行功能划分并进行构型整体结构选择,分析在构型搭建过程中各运动承载模块的功能实现方式。通过对模块的划分以及模块连接情况分析,利用拓扑构型原理完成机械臂构型的规划并从结果中挑选出常用的代表构型。根据构型中的极限工况进行主要承载模块的强度校核,为后续研究提供有效保证。然后以空间典型任务—螺钉更换任务为例进行构型评价。为了实现对构型的选择,分析末端操作模块的工作原理,结合任务场景进行了机械臂构型的初步选择。为更好的比较构型性能,建立初选构型运动学模型并进行参数化处理。在MATLAB中进行构型运动学仿真,利用蒙特卡洛法进行了构型工作空间的采样预测,采用五次多项式插值法进行运动轨迹规划并分析其运动参数情况。利用Adams进行了构型的动力学仿真分析,综合构型的特点完成典型任务下的构型选择。最后基于典型任务构型建立机械臂控制系统框架,利用现代控制理论建立控制系统数学模型。结合关节运动特点,设计关节控制器,采用Z-N法结合遗传算法优化关节控制器控制参数,通过对比分析人群搜索算法在本系统参数整定过程中的情况,说明该方法的可行性,为模块化机械臂构型重组提供更加高效的控制奠定基础。