随着海洋环境探索及资源开发需求的日益增加,以无人自治水下航行器为代表的水下机器人已成为世界各涉海国家的重点关注与研究对象。其中,动力系统（即推进系统）作为决定水下机器人性能的核心单元,一直处于研究的焦点。仿生推进由于具有速度快、效率高、机动性好、低噪声污染等优势,近二十年来在水下机器人领域备受青睐。为此,本文以海豹为仿生对象,提出并设计了一种基于线驱动原理同时结合柔性铰链机构的仿海豹尾部摆动推进装置。论文研究对于仿生推进设计方法具有理论指导意义,同时,对仿生水下航行器的开发也具有重要借鉴价值。首先,研究了海豹尾部骨骼结构特征及其运动规律,确定了海豹骨盆具有较大的横向扩张,便于驱动肌肉的附着。其尾鳍趾骨整体呈月牙状,在水中可进行高效的推进。海豹尾部采用一种基于骨盆震荡的非对称周期性摆动动作,同时,尾鳍随尾部摆动进行周期性的伸展与收缩。基于此,等比例仿照文献中竖琴海豹（以下简称海豹）尾部的外形尺寸,提出并设计了一种基于线驱动原理并结合柔性铰链机构的仿海尾部摆动推进装置。其次,通过D-H参数法,得到了推进装置尾鳍末端点的摆动轨迹方程,并给定假设参数,初步求解摆动轨迹。分析仿海豹尾部推进装置各等效连杆摆动角参数（摆动角、摆动幅值、初始角）对摆动幅值及单侧摆动极值的影响规律。结果表明,推进装置摆动幅值及单侧摆动极值均随各摆动角参数呈不同程度的线性变化。根据摆动轨迹影响因素的分析结果,通过序列二次规划法,得到了最佳摆动角参数,并与同条件下的海豹尾部摆动参数进行对比,验证了优化分析的正确性。在此基础上,对仿海豹尾部推进装置各个单元进行了详细的设计研究,包括分段式柔性外壳体设计、仿生踝关节结构设计、仿生柔性尾鳍结构设计、柔性铰链结构设计及控制单元结构设计。对髋关节柔性铰链进行仿真分析,确定了其转动角度与所受外力呈线性变化,且难以在恢复冲程中实现自驱动。在髋关节处添加辅助弹簧,并进行扭矩分析,确定了辅助弹簧刚度及驱动舵机最大扭矩。提出简化尾鳍模型,分析并计算推进装置的推进性能。结果表明,推进装置的推进力及推进扭矩呈周期性变化,其峰值随摆动频率增加而逐渐增大。求解推进装置的机械效率,确定了机械效率随摆动频率增加呈指数趋势增大的变化规律。基于所设计的实验样机,在空气中及水中进行摆动轨迹验证实验,其实验结果与理论分析基本一致,进一步验证了优化分析的正确性。搭建了水池实验平台,在不同的摆动频率下,探究推进装置推进力及推进扭矩的变化情况。实验结果表明,推进装置的推进力及推进扭矩变化规律与理论分析基本一致,验证了推进性能分析的正确性。改变推进装置的推进模式,探究推进装置推进性能的提升方案。实验结果表明,变推进模式下,可显著减小推进装置多余推进力及推进扭矩的产生,提高了推进装置的工作性能。