水下作业机械手是载人深潜器以及水下机器人工作的重要设备。目前水下作业机械手主要是采用油压缸或油压压马达驱动的方案,虽然已经应用多年,仍然存在与海洋兼容性差以及液压缸活塞杆易受腐蚀等缺点。因此有人提出应用水压人工肌肉驱动水下作业机械手关节。水压人工肌肉相对于液压缸等传统驱动器,具有输出力大、响应快、效率高、适合在水下作业等突出的优点。由于采用了水作为驱动介质,水压人工肌肉的驱动特性研究极为重要。因此,本文以水压人工肌肉为研究对象,进行仿真分析和实验来研究其驱动特性。本文第一章分析了目前水下作业机械手的应用现状,提出了应用水压人工肌肉驱动水下作业机械手关节的重要性。分析了目前世界上关于气动人工肌肉以及水压人工肌肉的研究现状,并指出了本文的主要研究内容。本文第二章对水压人工肌肉的结构进行了分析,确定了适合水压人工肌肉工作的各部分零件的材料。基于能量守恒原理,建立了水压人工肌肉静态数学模型,并仿真分析了结构参数对水压人工肌肉输出力的影响。本文第三章首先设计了水压人工肌肉控制回路,推导了水压人工肌肉流量方程以及动力学方程,并结合静态数学模型建立了水压人工肌肉驱动特性仿真模型。分别进行了不同人工肌肉结构参数的仿真分析和不同控制回路参数的仿真分析得到了大量数据。本文第四章设计了水压人工肌肉驱动特性实验系统的原理图,并按照实验原理完成了半桥供水系统以及数据控制与采集系统的搭建,以及电液比例加载系统和驱动特性实验台架系统的设计。本文第五章设计了水压人工肌肉的静动态实验方案,并完成了液压半桥控制回路的调压特性试验。为下一步试验的进行奠定了良好的基础。