空间在轨捕获是空间探索任务中的重要环节之一,通过空间在轨捕获技术可完成太空垃圾清理、失效卫星在轨维护以及加注燃料等任务。传统刚性机械臂在空间捕获过程中,碰撞力会对机械臂关节及卫星基座产生较大的冲击和扰动,易导致卫星翻滚失控。本研究课题基于可控阻尼技术,通过在机械臂关节处设计柔性可控部件,将空间捕获过程中的碰撞冲击进行缓冲和抑制,进而实现捕获过程的柔顺化,提升空间在轨捕获的安全性和稳定性。具体研究内容如下:首先,基于磁流变原理分别设计直线式微型磁流变阻尼器与旋转式微型磁流变阻尼器。针对设计的磁流变阻尼器,设计搭建磁流变阻尼器非线性阻尼特性实验平台,并通过实验平台完成磁流变阻尼器阻尼特性实验。根据实验数据,利用神经网络建模技术,对磁流变阻尼器建立神经网络正逆模型。通过对比模型输出与实验数据,验证了神经网络正逆模型的准确性。其次,基于地面气浮实验平台约束条件,设计平面内二关节四自由度可控阻尼机械臂。根据机械臂主要实验任务,确定了机械臂设计指标,并完成关节设计与二关节四自由度机械臂构型设计与结构设计。再次,开发了可控阻尼机械臂的数值仿真和三维可视化仿真系统。基于微粒群优化算法的具有可控阻尼机械臂抑振控制方案,在MATLAB软件中进行微粒群优化抑振算法的仿真,并得到机械臂关节振动位移曲线与关节阻尼力样条曲线。在ADAMS动力学仿真软件中建立与MATLAB仿真参数相同的机械臂模型。通过对比两种环境下的仿真结果,验证微粒群优化控制抑振算法的有效性与准确性。最后,完成了二关节四自由度具有可控阻尼机械臂物理样机研制。基于气浮实验平台,设计了平面内二关节四自由度柔性机械臂软接触特性实验方案。开展机械臂刚性驱动实验与软接触碰撞实验。实验结果表明具有可控阻尼机械臂具有刚性驱动性能与软接触特性。