随着世界对海洋科学研究和海洋开发的不断深化，水下机器人技术飞速发展。目前海上无人平台由水面高速无人艇、无人潜水器和深海空间站等组成，可实现海上全方位覆盖，但这些无人装置对于海洋与陆地衔接的浅水、碎浪带、拍岸浪区和滩涂地带等复杂涉水环境适应性较差，其主要原因是浅海环境中底栖、浮游生物较多，以螺旋桨作为主要推进装置的传统水下机器人无法适用。因此为了完善海上无人平台的应用范围，解决传统水下机器人无法适用于浅滩环境等问题，论文采用仿生学方法，研制适合浅滩环境的两栖无人机器人具有较强的现实意义。　　论文以生物海蟹——梭子蟹为仿生原型，设计具有三个自由度的游泳桨结构，采用步行足和游泳桨复合推进方式，研制足桨混合驱动仿海蟹机器人，使其兼具陆上行走、海底爬行和水中浮游三重运动特性，在传统水下机器人和陆上足式机器人无法到达的区域实现运动和作业，实现对生物海蟹外形结构、运动能力及方法的仿生设计。建立仿海蟹机器人游泳桨水下推进系统的运动模型，进行水动力学分析。采用基于并行计算的CFD方法，分析三自由度刚性游泳桨运动参数对其水下推进性能和推进效率的影响。以推进效率为优化指标，通过逐步寻优方法确定升力和阻力模式下游泳桨的运动参数，分别分析升力模式和阻力模式下游泳桨特征点的运动轨迹、速度攻角与水动力特性间的关系。采用切片法将流场分割，结合涡量云图，分析不同时刻下游泳桨的水动力特性与游泳桨尾涡结构、表面压力分布与流场流线之间的关系，从轨迹特征、推力产生和流场结构三方面分析仿海蟹机器人水动力特性之下的推进产生机理。提出并规划双游泳桨协同推进的机器人水下浮游步态，从运动方式上对生物海蟹进行仿生设计，在不更换驱动装置的前提下实现机器人水下浮游，极大地改善了仿海蟹机器人对非结构环境的适应能力。对摆尾步态、双桨交错拍动步态、基于升力模式的效率优化协同摇桨步态和交错摇桨步态、推力优化的协同摇桨步态以及基于阻力模式的效率优化协同摇桨步态等步态进行了推进策略分析。采用Hopf振荡器作为节律信号发生器，设计仿海蟹机器人游泳桨CPG网络模型，建立各步态CPG网络参数库。开发新型机器人水下行走方法，提出横向蹬踏步态和利用步行足和游泳桨耦合实现的纵向蹬踏-浮游步态，扩展定义水下步态分析的基本参数。利用Lagrange浮动基方法，建立并分析机器人在水阻力因素下的水下横向蹬踏步态和纵向蹬踏-浮游步态的蹬踏相动力学。蹬踏相动力学分析为进一步优化仿海蟹机器人水下蹬踏步态提供了依据，该步态是对多足机器人水下运动方式的新尝试，为同类机器人水下推进方法体提供了新思路。开展仿海蟹机器人水下推进实验研究，搭建双游泳桨推进实验平台，研制足桨混合驱动仿海蟹机器人的浮游样机及横向蹬踏步态验证平台。完成仿海蟹机器人游泳桨循环水槽推进实验、整机浮游测试以及横向蹬踏步态验证实验，与仿真结论进行对比和分析，验证浮游步态的可行性。横向蹬踏步态实验对步态的可行性进行了论证，为水下蹬踏-浮游步态的进一步研究提供参考。　　足桨混合驱动是一种新型的仿生推进技术，它采用步行足和游泳桨复合推进方式，可以使机器人具备根据浅滩地貌环境和作业任务需求选择水下行走或水中浮游的工作方式，同时也为水下机器人的仿生设计提供了一种新思路和选择。研究成果对于提高机器人浅滩环境适应性和实用性具有重要意义。