随着陆地资源日渐短缺,为了获得更多的资源以满足发展需要,人类需要进行海底资源的探索。受到海底极端环境的制约,人类无法直接潜入海底进行采样探测,因此海底钻探采样装备应运而生。其通过多机构之间的协调配合,实现多根钻管芯管之间的对接,从而自主完成海底土壤的采样与勘探任务。本文针对海底钻探采样作业需求,提出了一种绳索取芯式海底钻探采样机构的设计方法,设计并研制了一套海底钻探采样机构样机,主要的工作如下:海底钻探采样机构的功能分解和方案设计。对海底钻探采样作业流程进行了分析,梳理了采样过程中所需要的各项功能,并对这些功能进行了分解。根据各项功能对应机构的自由度进行了功能划分,并详细分析了这些机构的功能实现。根据机构的功能划分,提出了机构的方案设计,通过对多种传动机构方案进行分析比较,最终确定了适合海底钻探采样环境的各机构最优设计方案。海底钻探采样机构构型设计。基于机构的功能划分,设计出了六种机构的具体构型,机构主要有:钻进驱动机构、钻管存储机构、钻管操作机构、钻管抱紧机构、钻具系统和芯管操作机构。确定了各机构之间的相互关系,并规划机构布局,将各机构组合成了一个整体。各机构在海底钻探采样作业流程中相互配合以完成预期功能,获得了一套完整的海底钻探采样机构构型设计。海底钻探采样机构运动分析。根据本文中的海底钻探采样机构的构型设计,对各机构各部分运动的关键运动参数和运动空间进行了分析。对机构运动和力的传递过程进行了详细分解,根据机构的设计构型和传动方式进行了关键参数计算公式的分析和推导。根据电机选型计算了机构实际可以达到的关键参数的最大数值,通过这些指标评价机构方案的可行性和有效性。海底钻探采样机构运动规划。为了顺利完成多钻管钻进策略下的海底钻探采样作业,需要根据各机构的运动分析,进行各机构的运动规划。针对不同机构的不同运动方式,对钻管和芯管的操作进行了运动设计,使其满足功能需求。基于整体运动的实现过程,通过有序执行各机构每一项运动,以及循环执行某些动作,实现了在多钻管钻进策略下的完整海底钻探采样流程。海底钻探采样机构样机研制及试验验证。搭建了试验样机和试验环境,设计了运动控制系统,通过试验验证了海底钻探采样机构的有效性,在试验中找到机构设计上的不足之处,再对其进行修改以满足海底钻探采样需求。基于上述工作,获得了海底钻探采样机构的机构构型设计,并研制出了试验样机。通过对各机构的运动分析以及运动规划,并进行了实验的验证,证明了该机构能有效完成海底钻探采样的功能。基于本文内容可以进一步优化机构构型,并使机构智能化,实现更高效的钻进采样功能。