随着航天技术的飞速发展,对狭小空间作业的需求越来越多,如小行星裂缝探索、故障太阳能帆板展开、飞行器狭缝内焊接等,传统的关节式空间机械臂由于体积大、灵巧度低,不能很好完成任务,而细长结构的高度冗余柔性机械臂则适合完成上述任务。本文研制了面向空间应用的连续型绳驱柔性机械臂,整体结构紧凑,运动灵活,能够完成太空中狭窄环境作业任务。针对狭小空间作业环境条件和任务特点,开展了柔性机械臂的需求分析,确定了其功能和性能指标,进而设计了具有联动构型臂段的绳驱柔性机械臂。该机械臂由操作臂、驱动箱和绳索拉力测量传感器等组成,其中操作臂采用了“主被动混合驱动+分段联动”的结构,包括四个联动关节段和一个末端执行器子关节,联动关节段内采用大、小两种“8”字型联动绳索实现臂段内偏航、俯仰两轴联动。驱动箱采用模块化设计理念,通过悬空滑轮机构牵引驱动绳索来增大驱动行程,从而减小驱动箱整体尺寸;驱动箱内的擒释机构和操作臂根部连杆模块配合,可以实现驱动箱与操作臂的快速分离、安装。结合设计的机械臂结构推导了其正、逆运动学方程,建立了操作臂驱动空间、关节空间与操作空间三者的映射关系,采用基于伪逆迭代的方法进行逆运动学求解并规划运动轨迹。为实现对机械臂的运动控制和人机交互,设计了上位机+嵌入式ARM单片机的两级控制框架体系,开发了基于ARM处理器的嵌入式控制系统和上位机软件,实现了柔性机械臂的运动控制功能及驱动绳力位混合控制功能;基于上述工作,完成了绳驱柔性机械臂样机的集成,开展了单臂段的圆弧轨迹跟踪、重复定位精度测试、联动性能测试等实验,以及整臂的重复运动精度测试、狭缝探索等实验,结果验证了所开发柔性臂的功能及性能指标。