随着空间技术的发展,人类对太空的探索将越来越频繁,对空间机器人技术的研究已成为各国关注的重点,本文以国家863项目“空间机器人”为背景,重点针对空间机器人捕获手爪进行了设计与研究。根据实际任务要求,并考虑手爪的特定工作环境,文中提出了以四杆机构作为手爪本体结构的总体设计方案,选用无刷直流电机作为系统驱动机构,选用锥齿轮作为系统的传动机构,并给予详尽的理论分析。然后采用模块化设计理念,利用三维建模软件Pro/E对手爪各组成零件进行了系列化设计,并将设计零件进行虚拟装配,以验证设计思路的正确性。文中采用矢量分析法,建立了手爪的运动学方程。并以拉格朗日方程为基础建立系统的动力学方程,确定了手爪各运动构件的位置和姿态关系以及手爪各构件运动和作用力之间的关系。使用ADAMS动力学分析软件对手爪系统进行了详尽的分析,求出了满足系统设计要求的最小驱动力矩,为控制系统的设计提供了理论依据。文中根据经典控制理论,采用电流、速度、位置三环控制作为系统控制策略。以TMS320LF2407为核心器件设计控制系统电路和CAN总线通信电路,并完成系统软件模块设计,给出系统各模块的软件流程图。为验证控制系统的性能,设计手爪电模拟器,给出设计其硬件电路和软件设计方案。最后完成电联式系统的性能测试,测试结果表明:手爪电模拟器CAN总线通信性能稳定,伺服控制系统能良好。最后根据加工的实际零件并结合所设计的手爪控制器,完成了手爪机电系统的组装和联合调试。测试结果表明:该手爪符合设计指标。