舱外航天服肩关节与肘关节是由多层织物构成的叠褶或平褶波纹结构,在肘关节附近设置了轴承提供一定角度旋转的自由度,通过织物密封保证充气压力。在可靠性与活动能力之间的折衷是航天服设计的关键。在舱外航天服的使用中,手臂的活动使上肢多次弯曲致使材料疲劳,最终造成漏气而失效是必然的。因此在舱外航天服研制和使用中预先知道舱外航天服重要部件的寿命是非常重要的。采用人工方法对舱外航天服上肢进行寿命试验效率低,且试验数据不易获得。研制基于外驱动机械臂的舱外航天服上肢寿命试验系统代替人手臂对舱外航天服上肢进行寿命试验,可以快速准确的进行舱外航天服上肢寿命试验。由于舱外航天服上肢内部空间狭小,且内部织物易受损伤,仿人机械臂能否模仿人手臂带动舱外航天服上肢实现数万次弯曲、伸展运动,是实现舱外航天服上肢寿命试验的关键。论文针对舱外航天服上肢的使用特点,运用D-H方法建立舱外航天服上肢数学模型并进行了运动学分析,应用Matlab完成了舱外航天服上肢运动轨迹仿真。在此基础上,研究并讨论了多种方式的仿人手臂驱动装置,最终设计了双摆动气缸分别驱动舱外航天服上肢的肩关节与肘关节,实现上肢肩关节和肘关节的弯曲、伸展运动；研制了被动式内置可伸缩机械臂改进了舱外航天服上肢的运动质量,并且可以适应不同尺寸的航天服。用压力传感器、气动控制阀以及NI板卡构建了舱外航天服上肢寿命试验气路系统以及测控系,采用Labview软件编写了系统的测控程序。经过实际使用,证明舱外航天服上肢寿命试验系统可以完成预期目标,验证了以被动内置机械臂结合外部驱动的试验系统能够实现舱外航天服上肢的寿命试验。论文的研究结果对于舱外航天服材料耐用性以及舱外航天服可靠性研究具有重要的应用价值。