空间机器人包括自由飞行空间机器人、附着式服务机器人、舱内机器人与行星探测机器人。本文以空间6R机器人为研究对象,将前三种空间机器人划分为自由飞行空间机器人与类固定基座空间机器人,分别进行了运动学建模、运动规划、容错规划及算法实验验证的研究。对空间6R机器人运动规划问题进行了研究。首先对自由飞行6R机器人进行了运动学与动力学分析。然后对舱外摄像6R机器人系统进行了运动学建模,得出该机器人8组解析解,并按任务要求提出了轨迹规划算法。介绍了空间机器人的故障模式及空间机器人的容错技术,提出一种直观的空间6R机器人容错规划算法,以提高空间6R机器人在发生一个关节故障情况下完成规划任务的可靠性。对虚拟样机建模技术进行了研究,建立了空间6R机器人的虚拟样机模型。在此虚拟样机模型上,进行空间6R机器人的运动学和动力学仿真,对空间飞行机器人路径规划算法进行了仿真验证。完成了完整的空间机器人从折叠状态到捕获微目标器的仿真实验,并对捕获操作对整个系统的影响进行了分析。利用OpenGL在Visual C++环境下建立舱外摄像6R机器人虚拟现实模型,并进行路径规划算法仿真验证;以一个9自由度模块化机器人重构出空间舱内6R机器人,对容错规划算法进行了地面验证试验。研究空间机器人碰撞检测技术并提出一个基于空间几何的强实时性碰撞检测算法,该算法在舱外摄像机器人虚拟现实模型上得到验证。以空间6R机器人系统为研究对象展开容错规划技术及相关实验研究,将丰富我国在空间机器人技术研究成果,为太空探索打下坚实的理论基础及技术基础。