水下沉船污染物回收技术能够减少事故沉船发生二次海洋环境污染事故的风险,世界海洋强国都赶在我国前面,抢先研制出了开孔作业装置和污染物回收一体化装置,并在继续研制适应于深水环境的水下沉船污染物回收机器人。目前,我国也仍然需要符合大深水作业要求的此类水下沉船污染物回收机器人,本文在开孔作业装置和污染物回收一体化装置的基础上,对水下沉船污染物回收机器人的关键技术进行研究,并进行了仿真实验。本文结合国内外水下沉船污染物回收装置在污染物舱室开孔作业与污染物回收作业特点与国内外行走机器人技术特点,确定了本文水下沉船污染物回收机器人的污染物回收作业流程与技术要求。设计了污染物回收机器人的总体方案、该方案为液压行走机器人背负污染物回收与开孔一体化装置。在此基础上,设计了污染物回收与开孔一体化装置的结构、螺旋传动及其液压系统。为减小污染物回收装置的能耗,即减小钻孔刀具的切削功率和切削力。本文采用Johnson-Cook本构方程模拟污染物舱室壳体材料属性,在此基础上,用Advantedge仿真软件进行钻头刀片的参数对污染物舱室开孔作业的仿真,最终选择污染物回收装置钻头刀片的切削刃钝圆半径。在确定污染物回收装置钻头刀片参数后,通过对污染物回收装置钻头上双刀片三维模型进行最大进给量与切削速度的仿真分析,得到了舱室壳体开孔作业过程中污染物回收装置钻头的切削功率和切削扭矩最大值,验证其污染物回收与开孔一体化装置设计的合理性。根据水下沉船污染物回收的液压行走机器人的工作原理,利用机器人学中的D-H变换矩阵,建立了该运动学模型。根据运动学模型推导出了污染物回收机器人的正逆运动学关系式。在此基础上,以污染物回收机器人水下行走运动中速度最快的三足步态,完成了关节长度比例对其步行速度、越障能力、关节运动特性、足端工作空间、灵巧度的分析,确定了污染物回收机器人的关节长度。最后,建立污染物回收机器人各关节液压缸铰接点位置与关节长度、角度之间的数学关系,推导出水下污染物回收机器人各关节液压缸活塞杆的伸缩量,以污染物回收机器人足端作业轨迹曲线验证了水下污染物回收机器人各关节的液压缸位移解算的正确性。本文还对水下污染物回收机器人水动力学进行了研究,建立了水下污染物回收机器人平衡方程和水下污染物回收机器人液压行走腿i关节的动力学方程,以污染物回收机器人水下行走运动时的三足步态相序计算液压行走腿i各关节的力矩。本文对水下沉船污染物回收机器人进行了结构设计、有限元仿真、理论推导、运动学与动力学仿真、计算验证。建立了水下沉船污染物回收机器人的三维模型,为水下沉船污染物回收机器人的研制提供了一定参考。