超大构型结构的支撑可以实现航天器更高性能指标,但是受到运载等资源限制,目前无法实现超大型结构的直接发射入轨,但可以采用在轨建造及再生技术方案。桁架结构具备杆件分解后受运载器载荷舱尺寸限制小、在空间易装配等优点,使得地面发射、在轨组装超大型空间结构成为可能。本项目结合在轨服务与维护的实际需要,开展空间大型桁架结构在轨装配地面演示系统研究,验证空间大型桁架结构在轨装配的部分关键技术,为在轨装配提供技术基础。本文对正六面体桁架展开研究,首先验证其几何不变性,随后对其结构进行优化设计,以重量和基频等为约束条件,使用了多元线性回归法建立了桁架重量和基频经验模型表达式,预测各因素与桁架质量和基频的关系,并采用正交试验法研究了各影响因素对桁架重量和基频的交互影响,将桁架基频的最优组合同桁架质量最优组合进行折中处理,最终桁架轻量化指标达4.89%。本文采用素材组装方式进行桁架装配,以厂内技术为依托,对素材的连接形式进行优选,通过几种连接形式优缺点对比,选定卡隼形式作为素材锁合结构。随后对卡隼结构进行设计,最终采用ABAQUS软件对卡隼结构插拔过程进行仿真分析,并通过生产样件进行装配实验,仿真结果和实验结果都表明卡隼结构的拔出力较大,验证卡隼结构具有良好的连接性能。以系统的设计为参考原则,考虑操作可实施性和装配复杂性,对空间桁架在轨建造方案进行分析,并过多种构建方式的对比,选定基于平面单元素材的装配方法。以轻量后化的桁架构型为基础,根据桁架拓展建造流程对其装配过程进行剖析,并确定桁架装配系统的组成方案,最后对系统各单元结构设计进行介绍。本文对桁架装配过程进行仿真验证,首先对仿真软件进行筛选,选定DELMIA作为仿真工具。用MATLAB对装配系统的序列和路径进行计算,并输出路径规划结果,最终以txt文件格式导入DELMIA中,分析装配资源的可达性,仿真过程中发现执行末端与平面单元拓展模块和拓展装配单元有干涉问题,采用修改执行末端尺寸解决了干涉碰撞问题,最后经过多次仿真演示,机器人抓取零件正常,装配过程中无干涉情况,验证装配规划的合理性。