随着航天科技发展与空间机器人技术的成熟,空间机械臂在空间探索和开发中发挥着越来越大的作用。为保证机械臂具有较大的操作空间和较小的有效载荷,多使用细长杆。由于柔性机械臂与载体之间的强耦合作用,需建立精确描述其动力学和运动学状态的模型,因此考虑臂杆柔性的动力学建模具有重要意义。在系统总结这一领域研究的基础上,本文对柔性机械臂的动力学建模进行了深入的研究,主要包括以下内容:首先,基于有限段方法描述柔性机械臂的变形,将臂杆离散为多个由弹簧和阻尼器连接的刚体段,应用多刚体动力学方法计算表征各段相对运动的变量。选取相对位移和相对速度为广义坐标和广义速度,建立模型的运动学方程及线位移的微分方程。其次,针对空间柔性机械臂动力学模型特点,引入有限元中的空间梁单元刚度矩阵计算段间变形力,以弹性力学分析方法代替以往的材料力学方法,推导各刚体段的等效主动力、等效主动力矩,进而投影于凯恩方程中,建立空间柔性机械臂的动力学模型。然后,应用MATLAB编制相应的动力学仿真算法,对柔性机械臂进行动力学仿真分析。针对单柔性杆机械臂,通过对不同分段数下动力学仿真结果进行比较分析,确定在满足精度要求下合理有效的分段数,进一步应用于双柔性机械臂的仿真计算中,进行动力学仿真并分析其动力学响应。最后,针对含铰间间隙双柔性机械臂,引入间隙碰撞力模型,并建立含间隙碰撞的柔性机械臂动力学方程,进行动力学仿真分析,初步研究间隙对柔性机械臂动力学特性的影响。