基于多空间机器人的超大型空间望远镜在轨组装系统，属于航天器在轨服务技术领域，本发明为了解决现有运载火箭的搭载和推进能力较差，无法满足超大口径空间光学载荷运载需求的问题，本发明所述组装系统中三镜模块位于航天器平台的轴线上，且三镜模块与航天器平台的顶部固定连接，两个太阳翼帆板沿周向等距安装在航天器平台的外圆面上，计量环设置在航天器平台的下方，且计量环的一端与航天器平台底部固定连接，货运舱设置在计量环的下部，且货运舱与计量环拆卸连接，可伸缩机械臂设置在计量环上，且可伸缩机械臂通过滑动块与计量环滑动连接，伸缩机械臂可沿计量环的周向滑动，且可伸缩机械臂用于抓取货运舱中的零件。