随着当前空间探索活动和空间非合作目标数量的不断增加,对当前空间非合作目标进行抓捕、搬运、维修等能够有效地维护空间环境,并能够有效延长飞行器和卫星的使用寿命。在此类空间维护任务中,抓捕是其中重要的研究内容,目前国内外空间抓捕装置主要分为大型机械臂、小型灵巧手以及两者配合使用的装置,考虑抓捕目标的空间坐标、相关力学指标惯性作用,且不能自主调整状态的特点,提出一种基于四面体桁架结构的可实现空间抓捕需求的抓捕机构,能够实现对多种形状和尺寸的目标物体的抓捕。首先,本文完成了对所设计的抓捕装置进行了方案设计和基本尺寸的确定,完成了运动学和动力学分析以及仿真验证,提出三种抓捕策略,并研制了功能样机对抓捕策略与抓捕装置运动过程进行了验证。分析了单个基本单元的运动属性和运动特点,建立了直线推杆长度变化量与关节角度变化量之间的关系;分析基本单元的自锁属性,在抓捕运动范围内保证运动的连续性并避免自锁现象的发生;通过建立基本单元的优化模型,得到其尺寸结构参数;通过建立抓取目标与机械结构的几何关系得到整个空间装置的几何参数,完成整个装置的三维设计。建立了空间抓捕装置单臂的运动学模型,建立其位置、速度及加速度方程,通过建立D-H坐标系,利用齐次变换建立了运动学方程,并最终确定了直线推杆变化量和装置位姿之间的对应关系,将尺寸优化后的结构参数带入运动学方程,求得其参考点的运动轨迹及速度与角速度关系图像,并通过仿真对结果进行了验证。在运动学基础上,采用Lagrange方程法建立了针对空间抓捕装置单臂的动力学模型,通过分析抓捕装置抓捕过程中的速度、加速度、力矩之间的关系,分析了抓捕过程中力矩的变化关系。并基于抓捕装置特点,提出了三种针对不同类型抓取目标的抓取策略,并通过仿真模拟抓捕过程,得到直线推杆变化量与抓捕过程机械臂位姿的对应关系,为样机控制与试验提供理论指导。研制抓捕装置样机,通过完成多组不同形状、大小物体的抓捕试验,采取三种抓捕策略分别抓捕不同直径目标物体,记录过程中直线推杆的变化情况及目标位姿与实际轨迹的情况,验证理论分析的正确性。结果证明,该样机可以对理论最大抓捕半径物体进行抓捕,基于该装置提出的三种抓捕策略能够完成对抓捕目标的抓取。