随着我国“921”载人航天工程的逐步展开，“神舟”系列飞船已处于发射和实验阶段，我国第一个目标飞行器和空间实验室----天宫一号也于2011年9月29号成功升空，“嫦娥”探月工程也逐步展开，因此发展与之配套的空间机器人操作系统的任务也迫在眉睫。　　 本文针对一种7自由度冗余空间机器人操作臂的运动学及动力学模型方面进行了分析和研究。首先，完成了基座位姿固定时7自由度冗余空间机器人操作臂的运动学及动力学建模。即用D-H表示法进行正运动学分析的基础上，从其末端齐次矩阵入手，以关节角θ1和θ2为参数计算出所有可行解，并针对求解过程中的奇异位形进行了简要分析。另外，基于拉格朗日动力学方程对空间机器人进行了动力学建模，分别采用柯尼希定理和一种简化算法对操作臂的动能进行了求解。其次，针对之前逆运动学求解的多解问题，提出了一种基于加权最小范数法提出了一种无累计跟踪误差、适用范围较广的逆运动学优化算法。具体而言，在改进加权最小范数法的基础上，结合固定关节角法提出了一种二次计算的方法，在加权最小范数法本身具有回避关节极限可以得到优化解的基础上，一方面在牺牲一定时间复杂度的条件下进一步提高了逆运动学求解的精度，另一方面基于迭代算法解决了雅克比伪逆不存在时加权最小范数法无法求解的问题。仿真结果可以看出，基于改进加权最小范数法的二次计算法，在对期望轨迹的跟踪精度上有了很大提高，并能够较好地解决雅克比伪逆不存在时的求解问题。最后，解决了之前空间机器人七自由度冗余操作臂在太空微重力环境下的轨迹规划问题。即在建立该空间机器人系统运动学模型的基础上，分别针对空间机器人自由飞行与自由漂浮两种状态建立相应的运动学方程。然后结合改进加权最小范数法逆运动学优化策略，进行了对期望轨迹跟踪的仿真实验。仿真结果表明，两种模式下的运动学方程都可以较好地模拟操作臂末端跟踪期望轨迹的情况，并且该过程中其基座质心的位置、姿态以及各个连杆的变化情况也能较好地表现出来。