自由漂浮空间机器人有着广泛的军事和民用应用背景,由于具有姿态干扰性、非完整性和运动冗余性等运动特性,其运动规划和控制问题都变得十分困难。为了保证通信设备和其它星载设备的正常工作,要求机械臂运动过程中载体姿态无扰,因此自由漂浮空间机器人载体姿态无扰的轨迹规划研究具有重要的理论和实际意义。论文研究并分析了自由漂浮空间机器人运动学、动力学、工作空间和奇异性等基本理论。在此基础上,对自由漂浮空间机器人的载体姿态无扰的特殊状态进行了具体分析,给出了运动学广义雅可比矩阵、最大可达工作空间、动力学方程和奇异性方程。结合自由漂浮空间机器人的系统参数,进行了仿真验证。根据边界条件对光滑分段设计了关节轨迹的速度规划算法,以优化驱动力矩为目标设计了多光滑分段的时间分配方法。在无扰约束方程的基础上,构建姿态无扰曲线组,设计了关节空间比较规划算法;引入相关系数,设计了任务空间向量规划算法。结合具体的任务对这两种基本算法进行了仿真验证。仿真结果表明在初始点附近的局部范围内算法具有较好的规划效果。采用多次规划算法,以关节空间比较规划算法为基础设计了关节空间多次比较规划算法,结合两种基本算法的优点设计了混合规划算法,并结合具体任务进行了仿真验证。仿真结果表明在无扰工作空间范围内算法具有较好的规划效果,克服了基本算法的不足,较好地解决了自由漂浮空间机器人载体姿态无扰轨迹规划问题。