随着人类太空任务需求的不断增加,将会有愈来愈多的空间在轨任务需要被完成。作为目前为止唯一的空间任务执行终端,机械臂在空间的各种任务中发挥着重要的作用,并且可以预见在不远的将来,机械臂的应用将会更加广泛。本文设计研制了一种模块化机械臂,并以之为平台进行了机械臂系统的测试和路径规划方法的研究。本文根据研制要求,制定了模块化机械臂的技术指标和设计方案,然后研制了模块化关节,该关节具有高减速比、大力矩输出等特点;根据技术指标,对模块化关节内部的关键部件进行了合理选型。进行了关节的机械结构设计和机械臂连杆的结构设计和优化,并利用有限元软件对重要的结构件进行了强度校核。研究了空间机械臂的运动学,并结合研制的机械臂,利用运动学和摄动法原理分析了模块化机械臂关节误差和模块化机械臂末端之间的关系。以运动学为基础,研究了两种路径规划方法:经典的利用广义雅克比矩阵逆解的方法和基于多智能体系统的机械臂路径规划方法,并进行了比较,逆解广义雅克比矩阵的方法存在奇异问题,并且随着机械臂自由度增大,计算量也会成指数级增长;基于多智能体思想的机械臂路径规划方法,避免了逆解的运用,减小了计算量,该方法为将来的多自由度机械臂的路径规划提供了研究基础。搭建了模块化机械臂的实验平台,进行了基本的机械臂运行性能测试和路径规划算法测试,验证了机械臂系统的可用性和算法的有效性。