太空环境恶劣,航天员完成空间站舱外观测、维修等复杂任务非常危险,空间机器人可以替代航天员长时间在轨作业,为此国内外针对空间机器人进行了大量的研究。但目前空间机器人大多仍以单分支结构的空间机械臂为主,部分具备移动能力。多分支空间机器人具备更多的机械臂(分支)、更快的移动速度、并可在移动同时完成搬运等复杂的操作。目前还未有应用到空间站的多分支机器人系统。为实现未来空间站任务操作,需设计一款能在空间站桁架移动的机器人。本文面向空间站桁架结构提出一种结构中心对称的9自由度的三分支攀爬机器人,每个分支均具有3个自由度,其中远离分支末端的两个关节的转动自由度轴线相互平行且垂直于关节间杆件的轴线,靠近分支末端的关节转动轴线与关节间杆件轴线重合,三个分支最末端各安装有一个专用的夹持器。安装在分支末端的专用夹持器由空间连杆机构、曲柄滑块机构及平行四杆机构组成,原理为舵盘转动引起空间连杆在舵盘转动轴向方向投影长度的变化,带动曲柄滑块机构的滑块平动,再经曲柄滑块机构及平行四杆机构的传动夹持器卡爪平行向内夹持,可用于机器人在空间桁架移动。三分支机器人可采用尺蠖步态、环绕步态、翻滚步态、移动步态及进给步态,分别进行载荷搬运、环绕桁架杆件转动、快速移动、在桁架杆件之间移动。针对三分支机器人的结构提出了姿态转换的三分支机器人步态规划方法,在进行机器人步态规划时找到机器人各运动步态的多个关键姿态,在各关键姿态转换间关节转动最小角度的关节采用梯形速度曲线进行规划,其余关节按照角速度及角加速度成比例的方式进行控制。本课题提出的三分支机器人姿态转换步态规划方法简化了运动学分析的计算量,为三分支机器人运动轨迹规划、协调操作和未来空间应用等研究奠定基础。