人类宇航员由于不能适应恶劣的太空环境无法长期停留在外太空,普通的单链空间机器人又由于灵巧性差和操作能力低等缺点无法完全胜任复杂多样的操作任务,因此,研究人类宇航员的替代品——机器宇航员的需求日益迫切。相比于其它空间机器人,机器宇航员最显著的优点是其出众的协调操作能力。为达到精细操作任务的要求,需要控制协调操作任务中必要的操作力,同时限制任务中对系统有害的作用力,即需要在任务中实施柔顺控制。本文围绕机器宇航员协调操作过程中操作物的轨迹跟踪控制、力柔顺控制以及臂杆与环境的接触力柔顺控制等问题进行了研究,并通过典型双臂协调任务的仿真和实验对控制算法的有效性进行了验证。针对在约束环境中执行操作任务机器人的位姿跟踪和力/力矩控制问题,研究了机器人的柔顺控制算法。基于机器人动力学模型,研究了其位置控制方法及力控制方法,并应用力/位混合控制原理,将位置控制和力控制进行结合得到机器人的柔顺控制模型。针对存在动力学参数误差的情形,在机器人的柔顺控制模型中引入参数自适应定律,得到不确定模型下机器人的自适应柔顺控制方法,实现了机器人稳定的力位跟踪控制,满足了绝大部分柔顺控制的精度要求。针对机器宇航员协调操作中操作物位姿跟踪以及力柔顺控制问题,设计了机器宇航员协调操作柔顺控制算法。首先基于拉格朗日方法,建立了机器宇航员系统(含耦合分支和双臂)的动力学方程。然后,针对松协调和紧协调操作,分别设计了机器宇航员的协调操作柔顺控制算法,实现了精确动力学模型下机器宇航员稳定的位姿跟踪和力柔顺控制。最后,针对存在动力学参数误差的情形,在机器宇航员协调操作柔顺控制模型中引入鲁棒控制补偿项,得到了不确定模型下机器宇航员协调操作鲁棒柔顺控制方法,实现了不确定模型下机器宇航员稳定的位姿跟踪和力柔顺控制。针对机器宇航员在复杂环境中执行任务时臂杆与环境发生碰撞或接触的情况,提出了利用零空间力矩控制臂杆与环境接触力的方法,实现了在不影响机器宇航员末端操作任务的前提下将臂杆与环境的接触力控制在一定范围内的目标。与一般的避障控制算法相比,避免了牺牲障碍物附近的操作空间,从而增加了机器宇航员可执行任务的数量和种类。为了验证本文中提出的控制算法的有效性和可行性,针对典型双臂协调任务,开展了机器宇航员协调操作柔顺控制的实验研究,得到了与预期目标相符的实验结果,验证了本文中控制算法的有效性。