随着航天技术的发展,人类探索太空的步伐逐渐加快,越来越多的空间科学研究得以深入。但由于太空实验的微重力环境会引发诸多问题,需要一些密闭的实验设备来完成。而且很多实验无法依靠航天员的手动操作来完成,例如微纳实验、生物医疗实验等需要精密操作的实验。因此有必要在微重力手套箱中安装机械臂,以帮助航天员辅助完成实验,同时使地面的实验人员可以利用远程视频监控来操作手套箱中的实验。本文对手套箱机械臂的建模和姿态控制进行了相关研究,设计并实现了基于DSP的手套箱机械臂系统。首先对机械臂的运动学和动力学模型进行分析。在考虑机械臂运动学约束的基础上,采用Denavit-Hartenberg法对机械臂的操作空间进行描述,获得以关节角度为变量的正运动学模型。通过矩阵逆乘的解析法,求得机械臂的逆运动学的完整解析解。利用Lagrange功能平衡法推导并建立机械臂动力学方程,并对方程进行相应简化。然后,针对机械臂的动力学模型设计相应的姿态控制算法。了解机械臂控制系统的控制层次和控制策略,结合PID控制原理,提出使用鲁棒自适应PD控制算法,分析其可行性和稳定性。并对控制算法进行仿真实验,证明鲁棒自适应PD控制算法具有良好的动态性能,能够获得较高的稳态精度。最后,结合手套箱内的环境和机械臂的动力学模型,对手套箱机械臂系统进行整体结构设计,并完成电机驱动模块设计、DSP系统设计和传感器采集与处理设计。调试手套箱机械臂系统的硬件和软件部分,保证机械臂精确的移动操作和稳定的姿态控制。