大型航天器装配工况复杂,目前尚未找到同时兼顾承载、自重、重复定位精度、工作空间的高精度装配定位需求的装配机器人。设计开发大型航天器通用性较好的装配调姿机器人系统成为提高自动化水平的关键技术。本文以典型大型航天产品狭长封闭航天舱内设备安装,开放空间内大型卫星太阳翼对接、卫星总装高精度对接为研究对象,研究机器人构型设计与模块化应用,提出调姿装配机器人系统集成设计路线,设计狭长空间内大型设备安装调姿装配机器人系统,开放空间内卫星总装大负载对位调姿机器人系统,进一步分析机器人系统的运动学、动力学、冗余驱动特性、刚度、多轴控制与误差补偿等应用问题。本文的主要研究内容如下:基于宏动+微动+移动机器人设计路线,设计航天舱内设备总装机器人系统,包括串联6自由度装配机器人、冗余7自由度装配机器人、混联8自由度调姿装配机器人和混联10自由度装配调姿机器人,同时设计移动机器人与微动调姿模块融的移动调姿机器人,并对其调姿运动原理与运动学进行分析;结合航天舱内设备总装要求,研究串联式6自由度、7自由度舱内机器人的运动学及多目标最优轨迹规划,实现空间狭窄的航天舱内高效、平稳、安全地安装仪器设备,建立7自由度机器人误差模型,提出点球标定方法,通过遗传算法对误差参数进行辨识,将辨识所得到的误差参数结果补偿到误差模型中;研发针对大型卫星太阳翼对接装配的混联重载调姿装配机器人系统,包含宏动、微动、移动机器人,设计基于SPPP支链的6自由度运动模块,研究力封闭并联机器人系统的结构、原理及工作方式,并建立重载移动平台振动模型研究其运动稳定性影响因素;在4-SPPP机构中,针对微动机器人运动学问题,采用虚功原理法求解动力学模型,并建立宏动机器人与微动机器人理论刚度模型。对驱动分配方案进行分析,确定最优的2冗余自由度分配方案,并通过实验研究开放定平台4-SPPP并联机构全位置控制与力位混合控制策略驱动特性;基于实验验证的方法,探究6自由度、7自由度串联式机器人在舱内装配运动轨迹规划、末端精度、移动机器人调姿精度、大型重载自动化调姿装配机器人负载运动能力等方面的性能表现,并使用强化学习算法修正机器人结构参数,提出基于卷积神经网络resnet的机器人误差补偿算法,通过训练神经网络生成关节运动修正量,并对补偿精度进行分析验证。本文的研究内容对于大型航天器总装调姿装备构型方案设计、研发制造、性能分析与优化、测试应用与推广具有重要的参考意义。