近几年,随着在轨服务技术的快速发展,空间非合作目标的在轨抓捕技术吸引了世界各国的注意。通过一系列针对空间非合作目标抓捕技术的调研和对比,当前传统的空间抓捕机构有一些缺点,如体积重量较大,能耗高且成本高等。为了克服这些问题,本文提出了一种新型的由大行程形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)驱动的空间非合作目标平行抓捕机构。根据对抓捕机构的技术指标和设计要求,对方案设计思路进行了总结归纳,介绍了SMA抓捕机构结构组成和工作原理,并分别对SMA驱动器,耦合传动机构和抓捕手爪进行了详细设计;为了评估所提出的SMA抓捕机构的性能,建立了偏置元件选择模型、夹紧力计算模型和抓捕范围分析模型三个理论模型;设计了配套的感知反馈系统用以获得SMA抓捕机构在抓捕过程中的关键信息并判断抓捕任务是否成功。SMA材料具有两种特殊性质,形状记忆效应和超弹性效应。在Brinson提出的宏观唯象一维本构模型的基础上,建立了SMA丝的应力应变关系,并提出了SMA驱动器的设计理论和设计方法;分别研究了三种典型驱动器:单向SMA驱动器、偏置力SMA驱动器和差分SMA驱动器的驱动路径;为了利用SMA丝作为驱动器,研究了SMA丝的热力学行为,不同的参数以及他们之间关系;提出了一种新的分析SMA驱动器驱动潜能和机械效率的理论模型,并分析了不同偏置力作用下的SMA驱动器的关键参数。通过CAE的方法针对SMA驱动器的四种滑杆进行了静力学仿真分析并对十字剪切铰耦合传动机构进行了瞬态动力学仿真分析;标定了本研究中所使用的SMA丝的特性参数并设计了多功能试验系统测试SMA丝的输出性能;研制了SMA抓捕机构的原理样机并进行了一系列的试验,选择了四种直径不同的亚克力圆柱壳进行模拟抓捕实验,验证了SMA抓捕机构的抓捕功能;测试了SMA抓捕机构在不同偏置力、不同电流下的夹紧力和抓捕范围,实验结果与理论计算值基本一致,证明了所提出的理论模型的正确性;最后,测试了SMA抓捕机构的抓捕精度;研究结果表明所提出的SMA抓捕机构能够可靠地抓捕目标,且具有一定的适应性。