微重力模拟实验平台是空间机器人方案验证、产品性能检验和故障模拟等过程中最为重要的手段和方法之一。本文利用气浮的方式模拟太空的微重力环境，仿真外层空间的失重和低摩擦条件下的运动来实现目标卫星模拟器系统的全物理仿真。　　 首先，综合国内外微重力仿真平台的研究现状，总结典型仿真平台的优缺点。在此基础上提出微重力气浮平台的设计方案，对系统的结构设计和工作情况进行分析，并对气浮目标卫星系统和反作用飞轮系统进行质量特性分析。　　 其次，对微重力仿真平台气浮膜承压特性进行了深入研究。运用简化的雷诺方程进行气浮轴承静态特性建模和基本性能的计算，并对不同节流方式进行对比。分别对多供气孔和带有均压槽的气浮轴承进行承载特性的理论计算和Fluent仿真分析。设计带有均压槽的气浮轴承并进行实验研究，结果验证了理论计算和仿真分析的正确性。　　 再次，研究了气浮目标星三维重力补偿系统。在定义的坐标系中建立漂浮目标星的动力学模型。对侧向干扰力、力矩进行建模分析并进行效果评价，并提出减小措施。使用气体压力传感器进行气浮轴承承载力的实时测量，为喷气系统和反作用飞轮补偿提供控制输入。使用基于颜色跟踪的CAMSHIT算法进行目标星的位姿测量，建立位置控制和姿态控制的控制策略，使用喷气装置和反作用飞轮配合的方法进行目标星的轨道控制和姿态控制。　　 最后，搭建微重力仿真平台，研制了气浮目标星系统和反作用飞轮样机，并进行承载特性和位姿控制的实验研究。结果表明平台的承载特性、运动自由度范围及有效工作时间都能达到预期要求，能够在地面环境下有效地模拟太空中的微重力轨道和姿态运动。