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面对不同难度太空任务,要求机械臂需满足刚度及工作荷载等不同条件,文中提出设计高承载比的可变结构空间桁架机械臂.先建立可变结构空间桁架机械臂动力模型,分析由八面体VGT及3-RPS构成的桁架机械臂结构形式,通过运用笛卡尔坐标及变分原理构建机械臂系统动力学模型,在笛卡尔坐标空间中表述刚体运动轨迹,利用卡尔单角对机械臂杆件转动过程进行描述;通过上述模型对机械臂实现初始位姿标定,以旋量理论为基础结合距离模型对机械臂位姿进行准确标定,使机械臂坐标系和测量设备坐标系间转换误差达到最小.仿真实验证明,采用文中高承载比的可变结构空间桁架机械臂能够准确完成精密太空任务.