研究了基于励磁位姿控制的机械球关节系统的控制策略,力求解决传统机械臂旋转关节的机动度不足、用于仿生设计的局限性等问题。设计出球关节的励磁驱动和控制策略,在结构上采用球关节的连接方式,并以电磁力作为驱动力。进行了运动学分析,建立了从笛卡尔坐标系到关节球坐标系的映射关系,然后提出采用步距角细分控制策略对球关节驱动控制进行优化,最后得出的结论是球关节的设计能够在不增加关节数量的条件下提高机器人的机动度,简化机器人模型,放弃传统电动机驱动有利于增加机器人功重比,为机器人仿生设计提供新的方案。基于励磁位姿控制的球关节系统采用步距角细分优化控制方式,有效解决了球关节在励磁位姿控制下运动精度不足的问题。

小型卫星空间交会对接是影响航天事业发展的关键技术。为了保证小型卫星空间对接的成功率,通过仿真对接试验台进行地面对接模拟试验研究是十分必要的。针对空间对接试验台对接模式单一、通用性差的问题,在立式对接试验台的基础上设计了复合式对接试验台,该试验台可实现垂直和水平两种对接模式,并详细介绍了关键部件的组成结构和工作原理。对被动对接平台球关节进行了动力学分析,依据分析结果对为球关节的旋转运动提供动力的平衡杆组件进行了优化。同时,利用仿真分析软件对主动对接平台的底盘支撑组件进行了仿真分析,结果表明：底盘支撑组件的最大变形和最大应力均在允许范围内,满足设计要求。