空间抓捕是随着太空任务更加复杂化、多样化而日趋迫切发展的机器人相关技术,各航天大国都展开了相关研究。空间抓捕,是针对于航天器,包括卫星、空间站、太空碎片等,实施维修、回收关键部件等任务的先决条件。发展空间抓捕技术,首先要解决抓捕机构的设计。抓捕机构是空间机器人实施非合作目标捕获的关键装置。采用卷绕纤维人工肌肉驱动,设计灵巧抓捕机构具有重要的科学意义和应用前景。本文针对非合作目标的形状复杂性、环境特殊性,并考虑到发射成本的因素,提出了一种由卷绕型人工肌肉驱动的具有15个自由度的串并混联三指灵巧抓捕机构的设计方案,具有重量轻、能耗小、成本低、形状适应性好、减震效果佳的优点,以下简称三指抓捕机构。对该三指抓捕机构进行运动学分析,研究了其运动学正反解,并证实了其正确性,为实施抓取提供了基础的参考依据,并对手指的工作空间、奇异性、条件数指标进行分析,为后续的尺寸优化等工作奠定了基础。提出了一种抓捕时的姿态参数优化方案,首先从几何上对相应抓取姿态进行静力学分析,然后根据作为驱动的人工肌肉需提供的拉力平均值最小或方差最小来选定抓取姿态参数,通过对比分析,证明了该方案的优越性。根据卷绕型人工肌肉的制取条件确定制取设备,提出卷绕纤维人工肌肉的制备工艺流程,并对人工肌肉的失效因素进行分析。通过拉伸试验得出了人工肌肉驱动功率与收缩率的对应关系模型,进而建立了基于末端位姿测量的灵巧抓捕机构闭环控制方法,实现了卷绕纤维人工肌肉驱动三指抓捕机构的闭环伺服控制。通过抓取卫星AKE喷管模型试验验证了该三指抓捕机构抓取的可行性。