矢量推进技术在水下机器人领域属于一种新兴的水下推进技术,能够很好的提高机器人的机动能力,对于海洋资源开发具有重要的意义。本论文旨在克服传统多桨推进方式存在的结构复杂、不易控制等缺点,以开发具有空间姿态调整功能的矢量推进装置为目标,设计一套结构简单、容易控制的矢量推进装置方案,实现水下机器人单机构多姿态的运动模式,结合矢量法、分离体法等方法来进行矢量推进装置的动力学建模,借助SolidWorks、MATLAB、Adams、ABAQUS等软件对基于少自由度空间单闭链矢量推进装置进行研究分析。首先,简要介绍空间连杆机构、水下机器人矢量推进技术等研究现状等,提出一种矢量推进装置方案,通过矢量法求得位置方程,并通过对位置方程求一阶导数和二阶导数,分别得到速度和加速度方程;通过分离体法进行运动副中约束反力和力矩的求解。利用MATLAB编程绘制机构的运动规律和力学性能,最后通过与Adams联合仿真验证理论分析结果。其次,利用ABAQUS软件对矢量推进装置进行有限元分析,分析位移变形、应力等分布情况,以校核其强度、刚度是否满足要求;对支撑架和转动模组单元分别进行振动模态分析,防止引起机械共振,为分析机器人振动的方式提供了借鉴。最后,根据前面两章的理论分析内容,对全部偏转螺旋桨矢量推进装置的样机进行设计与加工;选择装置电机等元器件;构建了伺服控制系统,编写控制程序;矢量推进装置的成功装配和矢量推进测试实验,包括螺旋桨能否顺利实现俯仰实验、偏摆实验,以此来验证所设计构型的可靠性与实用性。本文的研究具有一定的实用价值和广阔的应用前景。