城市中人工建造的疏通河流、湖泊以及养殖鱼塘的水底存在大量淤泥,严重影响水质。因现有清淤设备对环境的适应性较差而得不到有效清理,所以如何清理水底复杂环境下的淤泥是一大难题。搭载清淤设备的水下足式机器人通过自身多个支腿之间的相互协调配合,能够在崎岖、不平整的水底行走并完成清淤工作。本课题模仿乌龟的腿部结构形式和运动方式,设计了一种能够适应水底复杂环境的水下四足清淤机器人,并对清淤机器人的运动过程进行了详细设计。本文描述了乌龟身体的骨骼构造和四肢的爬行动作,以及单腿与乌龟重心的位姿关系。以乌龟身体结构为原型,确定了清淤机器人机体和腿部的结构形式,分别计算支撑腿数不同的情况的自由度数,并阐述了机体与支腿交替支撑的跃动步态。以此结构形式为基础,依次确定了支腿的驱动方式、整体结构以及控制方案。本文通过清淤机器人的运动模型和转换矩阵,对机体中心和足端进行正、逆运动学分析,根据前后两个支腿的相关参数得到机体中心的实际位姿。然后求出雅可比矩阵为后续动力学分析建立基础,并阐述了清淤机器人的转弯原理。在介绍了四足动物的运动方式后,根据稳定性原理确定了清淤机器人的支腿迈动顺序,并对其采用三种步态方式的运动特点进行分析说明。在进行清淤机器人的动力学分析之前,本文首先进行足端轨迹规划并求解机体中心轨迹和支腿驱动机构的控制函数。然后利用拉格朗日法得到单腿摆动和多腿支撑的动力学方程,将相关变量代入方程中求出两种情况下支腿的驱动力矩和驱动力。通过动力学仿真验证了清淤机器人在协调步态下行进的可行性,将软件计算得到的水流冲力添加到仿真模型上得到水流对清淤机器人在水下环境下的影响。本文对驱动机构的控制函数曲线进行简化,降低了对驱动机构和控制器的性能要求。然后依次完成了驱动机构、机体和支腿的硬件控制系统的设计和选型。设计负责协调控制各支腿运动的步态控制器的程序框架,用Labview编写上位机控制界面。为了进一步分析清淤机器人在不同步态下的运动,本文最后建立了简化的实验样机。以清淤机器人驱动机构的控制函数为基础,求出每个子周期下的实验样机驱动机构的伸出长度。然后通过实验样机在不同步态下的支腿运动状态和机体偏角,分析清淤机器人在行走过程中的稳定性和验证理论分析的正确性。