水黾能够在水面上静止、高效滑行，吸引了越来越多学者对于仿生水黾机器人的研究。目前仿生水黾机器人普遍采用超疏水材料制作原理样机，研究机器人的运动，但是这些研究只是在疏水性及划水动作上模仿水黾运动，未能在滑行运动机理上实现对水黾的仿生。生物实验研究表明水黾在水面上高效运动依赖其腿部表面规则排列的特殊微纳米刚毛结构，因此从生物水黾运动、超疏水性材料特性分析入手，结合国家自然基金课题“仿生水黾机器人水面行走动力学研究”，借助微观仿真模拟方法，将仿生水黾机器人划水过程分为入水、划动两个阶段，并建立微观模型仿真研究机器人超疏水材料水面运动的微观作用机理，对于实现机器人在运动机理上的仿生，提高机器人在水面上的运动性能具有重要理论意义。首先，基于分子动力学超疏水性材料模拟方法研究。针对于超疏水性材料分子动力学模拟的方法，为获取材料疏水性分子动力学模拟弛豫平衡后兼顾准确性和效率的最佳仿真计算结果，分别仿真讨论了积分步程、弛豫时间和原子数目三个初始条件对仿真弛豫平衡结果的影响，提出以接触角偏差、时间倍数以及二者乘积为标准选择积分步程，以接触角偏差和运动范围直径为标准选择弛豫时间，以水滴轮廓清晰度和接触角方差为标准选择原子数的初始条件选择标准，通过大量分子动力学模拟仿真验证所提标准，并确定所采用超疏水材料微观模型仿真所需要的初始条件。其次，研究仿生水黾机器人入水动作微观机理。仿生水黾机器人驱动腿入水阶段实质是超疏水材料与水面以一定速度接触，驱动腿入水时与水面相互作用保持Cassie浸润状态的微观作用机理。基于分子动力学模拟方法建立微观分析模型，仿真研究水滴以不同速度冲击超疏水材料表面，统计分析超疏水材料表面浸润状态、浸润状态的改变、接触角、水滴重心以及水滴与超疏水材料表面与水之间相互作用力的变化，进而获得驱动腿入水动作临界速度微观变化规律，实现任意冲击速度下超疏水材料的浸润状态的判断。最后，研究仿生水黾机器人划动过程微观机理。仿生水黾机器人驱动腿划动过程实质是研究超疏水性材料与水面相对运动时的微观作用机理。通过将机器人的划动过程分解为三个动作，将研究转化为静压力作用下材料保持超疏水性能的微观机理、超疏水材料与水面相对运动时临界推力微观作用机理、驱动腿沿着推力方向运动时与水面之间的微观作用机理的研究。基于分子动力学模拟方法建立竖直力作用下材料微观分析模型，统计分析不同竖直力作用下材料微观浸润状态变化，获取静压力作用下材料保持超疏水性能不失效的临界力。基于分子动力学模拟方法建立水滴在竖直力、水平推力作用下微观模型，统计分析不同竖直力、水平推力作用下水滴在超疏水材料表面的运动情况，得到驱动腿开始划动时材料与水面产生相对运动的临界推力变化规律；统计分析不同竖直力、水平推力作用下水滴速度和粘滞阻力的变化，获得驱动腿与水面相对运动时速度和相互作用力的变化规律。