随着人类加大对空间环境的探测力度,航天任务种类越来越多,步骤越来越复杂,空间机器人用途也广泛起来。其中空间柔性连续体机器人能够拥有较多的自由度、运动更加灵活并且能够与目标柔性接触,逐渐成为新的发展方向。但是空间柔性连续体机器人负载能力与末端抗干扰能力很弱,这制约了柔性连续体机器人的应用场景。本文针对空间柔性连续体机器人负载能力和末端抗干扰能力弱的问题,提出了一种可变刚度空间柔性连续体机器人。首先设计了可变刚度连续体机器人的整体结构。阐述了连续体机器人丝驱动实现方法,使用锥形结构将支撑丝和驱动丝同分隔盘连接;设计了液态金属变刚度结构,采用ECOFLEX作为包覆体,将液态金属注入其中;设计了基于液态金属导电性的自加热电路,研究了变刚度结构内部孔道参数对液态金属升温性能和机器人负载能力的影响,并以此为依据确定了变刚度结构孔道参数;确定了驱动与传动方式,采用步进电机加联轴器控制驱动丝的位移;探讨了空间环境对机器人的影响,提出了解决方案。其次基于0)9)0)-0)0)方程,描述了空间曲线的几何特征,依据坐标变换得到了机器人中心曲线上点的广义坐标与其空间绝对坐标的关系;推导了丝驱动空间与机器人广义坐标空间之间的转换公式,该公式能够揭示驱动丝与机器人位姿之间的关系;分析了连续体机器人的受力,揭示内部弯矩与广义坐标之间的关系;阐述了通过拮抗力实现变刚度的原理,并得到了不同时刻开启变刚度功能对拮抗力的影响;建立了可变刚度机器人静力学平衡模型。通过ADAMS建立机器人系统的仿真模型,并将仿真得到的值与理论模型比对。建立了驱动丝与支撑丝的柔性化仿真模型;对比了运动学分析结果,机器人的理论位姿与仿真位姿误差很小,证明了运动学理论模型和静力学理论模型的正确性;对比了静力学分析结果,得到的理论值和仿真值基本一致;分析了不同刚度下机器人的位姿,揭示了刚度对机器人位姿的影响规律。设计了柔性连续体机器人原理样机,并针对该样机展开了测试实验。设计了刚度控制系统,实现了机器人的刚度控制;阐述了位姿监测机理,并依据此机理搭建机器人位姿监测系统;通过测试获得了液态金属变刚度结构刚度K随温度t的变化规律;最后通过悬吊法模拟失重环境,针对样机展开的测试实验验证了机器人的位姿定位精度、负载性能、位姿监测功能和变刚度功能。