随着海洋经济的发展,对海洋资源的勘测和开发越来越得到国内外的重视。作为一种非常规的螺旋桨,可调螺距螺旋桨可以产生多维推进力,为实现水下机器人的机动灵活作业提供了很好的选择。由于水下机器人只能通过有缆或无缆的方式远程控制,变距机构成为影响可调螺距螺旋桨在水下机器人应用的关键机构,变距机构的运动特性决定了机器人在水下的操纵性能。因此,本文以可调螺距螺旋桨的变距机构作为研究对象,开展了以下研究工作:变距机构与具有可调螺距螺旋桨的水下机器人设计:根据对变距运动的自由度分析,优选了用于变距的1T2R并联机构—PS-RRS-2RUS并联机构,并验算了该机构的自由度;设计了可调螺距螺旋桨的布置形式和水下机器人的运动协调控制方法。PS-RRS-2RUS并联机构的运动学和动力学建模:推导了 PS-RRS-2RUS并联机构的位置和速度模型,导出了 PS-RRS-2RUS并联机构的速度雅克比矩阵。在运动学模型的基础上,进行了各部件的速度映射分析,加速度分析和受力分析,应用虚功原理的方法搭建了 PS-RRS-2RUS并联机构的动力学模型。PS-RRS-2RUS并联机构的运动性能分析:使用矩阵分析方法讨论了 PS-RRS-2RUS并联机构的奇异性问题,分析求得了并联机构的工作空间,研究了机构在工作空间内的灵巧性和静刚度问题。PS-RRS-2RUS并联机构的虚拟样机建模与控制仿真:联合使用SolidWorks软件和SimMechanics模块搭建了 PS-RRS-2RUS并联机构的虚拟样机模型,验证了机构运动学模型和动力学模型的正确性;设计了基于铰点空间的PID控制器,实现了并联机构的运动控制仿真。