随着对载人航天事业的不断发展和航空航天技术的不断提升,空间机械臂已经在正常太空活动和航天任务中得到了广泛的应用,其技术水平已成为各国航天水平的重要评判指标。建立精确的动力学模型是实现空间机械臂高精度运动和控制的关键,但在实际使用中,空间机械臂总会受到各种各样的不确定问题的影响,动力学模型往往会因此而出现偏差。因此,本文以空间机械臂为对象,针对动力学建模的不确定性问题,开展机械臂动力学建模算法研究,重点分析了基于机理的空间机械臂动力学建模方法与基于高斯过程的空间机械臂动力学建模方法,并在此基础上提出了两种模型相结合的基于高斯过程的空间机械臂半参数动力学建模方法,并对三种算法进行了仿真实验和对比分析,验证了基于高斯过程的动力学建模方法对于解决动力学不确定性问题的可行性。论文完成的主要工作及获得的结论如下:首先,本文采用拉格朗日法分别对空间机械臂的刚性模型和柔性关节模型进行了建模,得到了基于机理的空间机械臂动力学公式,并在此基础上对动力学不确定性问题进行了描述;其次,根据高斯过程的特点,本文将高斯过程应用于空间机械臂建模中。介绍了使用高斯过程拟合机械臂动力学系统的过程,给出了基于高斯过程的刚性空间机械臂和柔性关节空间机械臂的非参数动力学模型;再次,通过将机理模型和非参数模型进行综合,设计了高斯过程半参数模型,并分别给出了刚性空间机械臂和柔性关节空间机械臂的半参数动力学模型;最后,本文通过采集建立的空间机械臂模型在给定条件下的运动数据,构建数据集。利用训练集完成了对非参数和半参数两种模型的训练,并利用数据对动力学模型的拟合能力与泛化能力进行测试,同时通过实际运动对模型的长期预测效果进行了评估。仿真结果表明,基于高斯过程的半参数动力学模型在处理模型不确定性问题上,效果优于基于机理的动力学模型和基于高斯过程的非参数动力学模型。