变几何桁架机械臂(Variable Geometry Truss,VGT)作为一种高刚性、轻质、灵活的超冗余机械臂,在空间操作有着广阔的应用前景。当变几何桁架臂在充满宇宙射线的空间环境下从事复杂的操作任务时,其关节易发生故障。而人工维修或更换故障模块代价较高,于是利用变几何桁架机械臂的超冗余特性进行其发生故障后的容错研究有着重要意义。因此本文针对变几何桁架机械臂在发生单关节故障的情况下依然实现原有位姿控制的问题进行研究。研究内容主要有以下几点:1、针对故障后编码器信息可能不准确的问题,采用激励量测法对每一桁架单元遍历,通过比较几组特定指令下桁架单元的位置和计算的位置之间的误差确定故障发生的单元,再结合单节逆运动学算法给出故障关节位置及长度。通过实验验证该方法在故障发生后可实现故障定位功能。2、针对故障后的位姿控制问题,提出基于运动学重构的容错规划算法,采用引入故障单元驱动器等长的约束,将单元退化成固定桁架,再根据对称性重新构建运动学模型,结合多节解析逆运动学算法求解每个正常单元的驱动杆长度。通过仿真算例验证该算法可以实现故障后变几何桁架臂的位姿控制。3、根据变几何桁架臂系统需求设计并搭建软硬件平台,实现无障碍空间下的自动目标抓取功能,并在该平台下进行单关节故障下的位姿规划和目标抓取实验,验证了本文所提容错规划算法可使单关节故障的机械臂在无障碍空间中实现原有的位姿控制要求。本文针对单关节故障的变几何桁架机械臂容错问题,提出了基于运动学重构的容错规划算法,实现了故障下机械臂在无障碍空间下的原有位姿控制功能,为机械臂发生故障情况下继续完成空间操作任务提供理论基础,减小故障后的维修成本。