随着陆地资源的开采与消耗，人类逐步迈向海洋领域，庞大的海洋系统中蕴藏着丰富的矿产、燃料以及生物等资源，近年来成为全球关注焦点。在此趋势下，海洋工程装备领域的发展受到极大的推动，水下机器人-机械手系统(UVMS)作为主力海工装备之一，发挥着不可磨灭的作用。但由于UVMS属于非线性、强耦合、自由度冗余系统，对于UVMS的控制问题实际上是系统动力学问题，以及多自由度规划问题，这些是解决UVMS控制的核心。因此，本文基于实际工程项目，在UVMS动力学模型基础之上，研究水下机器人-双臂机械手系统动力学建模，分析手艇耦合效应，以及对水下机器人-双臂机械手系统协调规划展开研究。
　　首先，根据本项目水下机器人-双臂机械手系统中机械手的实际设计尺寸，采用DH法建立机械手正运动学方程，并对逆运动学问题采用几何法进行求解。接着建立艇与机械手微分运动关系，为水下机器人-双臂机械手系统任务优先级规划作铺垫。基于机械手正运动学，使用MATLAB对双臂机械手进行了工作空间分析。在实际工程中，针对双臂机械手协同抓取任务的特点，在双臂工作空间的基础上又抽取了双臂协作空间，并生成双臂协作空间三维云图，验证双臂协同能力。
　　其次，基于拉格朗日法建立机械手系统动力学模型，将机械手的实际设计参数代入，并分别计算模型惯性项、科氏力与向心力项、重力项各参数，得到机械手控制模型，并分析水下机械手水动力。再基于牛顿-欧拉公式得到机械手作用在水下机器人本体上的耦合力与力矩，在此基础上结合水下机器人动力学模型与水下机械手模型建立水下机器人-双臂机械手系统整体动力学模型。
　　再次，针对机械手系统，在关节空间下采用三次多项式与五次多项式插值法对电机进行规划，并用机械手模型进行仿真，对比两种规划方法优劣。然后针对水下机器人-双臂机械手模型自由度冗余特点，采用任务优先级规划法解决多自由度分配问题。立足于工程实践，分别对三种不同情况下水下机器人-双臂机械手系统抓取进行仿真实验，结果证实该方法在水下机器人-双臂机械手系统运用的有效性。最后针对特定抓取动作，对该模型进行动力学仿真，对手艇耦合效应进行定性与定量化分析，并结合机械手规划方法，分别测试不同方法及不同运动速度下机械手对艇体的扰动影响，为实际机械手应用作铺垫。
　　最后，基于前文的理论研究，在实际机械手平台上运用三次多项式插值法，采用PID控制对机械手单关节电机进行运动测试与算法验证。再对整只手臂进行多关节联动测试，最后再进行双臂机械手协同抓取实验，通过实验验证了水下双臂机械手协同抓取功能。