空间技术的发展使得空间机器人的应用更加广泛,特别是作业时空间载体位姿无控的自由漂浮空间机器人(Free-Floating Space Robot)。本文以自由漂浮空间机器人为研究对象,对其仿真技术、基于采样的避障运动规划方法进行研究,论文主要研究工作如下:首先,本文基于Moveit!和开源运动规划库OMPL搭建了自由漂浮空间机器人的仿真平台。仿真平台中采用虚拟机械臂的方法设计了适用于任意结构的空间机器人模型的运动学求解插件,并使用龙格-库塔法设计了自由漂浮空间机器人的高精度状态递推器。然后,针对目前基于采样的自由漂浮空间机器人避障运动算法无法优化运动路径的问题,将基于控制(Control-based)的稀疏稳定快速扩展随机树(Stable Sparse RRT,SST)算法应用到自由漂浮空间机器人上,由于SST算法提供渐进近似最优(Asymptotic near-optimality)性,能够在自由漂浮空间机器人机械臂末端位姿所在的笛卡尔空间进行避碰运动规划的同时优化运动路径。最后,针对目前基于采样的自由漂浮空间机器人避障运动算法规划的运动路径精度不高的问题,将基于几何(Geometric-based)的快速扩展随机树(RRT)算法和自由漂浮空间机器人速度级逆运动学相结合,在自由漂浮空间机器人机械臂末端位姿所在的笛卡尔空间进行速度级运动规划,该方法能够规划出高精度的运动路径,并实现了机械臂末端位置和姿态同时到达目标位置和在对基座无扰动的情况下机械臂末端位置到达目标位置的两种避障运动规划。