本书基于作者多年来承担国家重大型号工程及其他国家级项目取得的研究成果，对空间机器人相关理论和方法进行系统、深入的论述，包括运动学及动力学建模、耦合特性、参数辨识、非完整路径规划、动力学奇异回避、非合作目标测量、自主捕获控制、协调控制、仿真及实验验证等。本书理论与实际紧密结合，对于航天器维修维护、空间站建设、太空垃圾清理等所涉及的空间机器人技术具有很强的支撑作用。 本书可作为高等院校相关专业研究生和高年级本科生的教材，也可供从事空间机器人技术研究及应用的研发人员及工程技术人员参考。

梁斌，清华大学自动化系长聘教授、导航与控制研究所所长、博士生导师，曾担任863空间智能机器人重大项目专家组组长、重大项目任务设计总师，中国首个空间机器人型号项目总指挥。曾任香港中文大学高级研究员、美国卡耐基梅隆大学（CMU）高级访问学者。获国家科技进步特等奖1项、军队科技进步一等奖2项。徐文福，教授，哈尔滨工业大学青年拔尖人才，博士生导师，深圳市青年科技人才协会常务副会长，IEEE高级会员，香港中文大学访问学者，军队科技进步奖一等奖获得者。主持国家级项目10余项，发表学术论文90多篇，获国家发明专利15项。

前 言 自从第一颗人造地球卫星发射升空以后，人类对于太空的探索步伐从未放慢，而是越来越重视空间资源的开发和利用。各种类型的航天器不断发射入轨，为人类提供通信、导航、遥感等多种服务； 同时，人类已经或计划在太空建造各种空间站、太空望远镜、太阳能电站等大型、超大型的空间设施。然而，航天器由于故障、完全失效或任务结束而被放弃后，停留在空间将成为新的太空垃圾，不但占用了宝贵的轨道资源，还危及其他航天器的安全。随着大量人造物体进入太空，空间碎片逐年增多，严重影响了人类进入和开发太空的步骤。因此，开展航天器维修维护、轨道垃圾清理及大型空间设施的建设具有极其重要的意义。如果这些工作依靠宇航员来完成，其成本将十分高昂，也是十分危险的，因为恶劣的太空环境会给宇航员的空间作业带来巨大的威胁。用空间机器人代替宇航员进行太空作业不仅可以使宇航员避免在恶劣太空环境中工作时可能受到的伤害，还可以降低成本，提高空间探索的效益。 鉴于空间机器人及其在轨服务具有巨大的应用前景，包括中国在内的各主要航天大国开展了大量研究并已经或将要进行在轨演示验证，在不远的未来将达到实用化的目标。我们课题组早在20世纪90年代初就在国家高技术研究发展计划(即863计划)、国家自然科学基金等的持续支持下，开展了应用基础理论研究和工程型号项目的研制。作为主要单位参与研制的我国首个空间机器人系统已于2013年成功发射并开展了在轨维护技术科学试验，使我国一跃进入了世界空间机器人技术强国的行列。 相对于地面固定基座或其他类型的机器人，空间机器人处于微重力状态，基座自由漂浮，机械臂的运动会导致基座的姿态和质心位置发生变...