进入新世纪以来,随着陆地资源的短缺,人们逐渐把目光转移到了海洋,而具备海洋环境探测、海洋平台开发和海洋资源利用等功能的水下机器人装备顺势而生,担负着建设海洋强国的重要使命。目前水下机器人中使用的推进装置绝大多数还是螺旋桨推进器,相比于普通螺旋桨,摆线推进器作为一种新型推进装置,具有操纵性能好、响应速度快、机动性能佳、推进效率高且可在浅水中使用的优点,因此具有特殊的应用价值和发展潜力。本文将从揭示推进器运动机理入手研制一种新型的摆线推进器结构,从仿真与实验两方面对摆线推进器的水动力性能进行研究。首先,通过研究摆线推进器的工作原理,对其运动学进行分析建模,推导出相应水动力性能参数计算模型,并基于摆线推进器的运动机理建立了水下机器人载体的数学模型。在数学模型的基础上构建了推进器三维运动模型,通过对新提出的动网格与滑移网格相结合的仿真技术进行验证,从单个推进器的水动力机理研究入手,对采用摆线推进器的水下机器人系统进行了水动力学仿真,分析偏心率、公转转速、叶片展长和前进方向角四种水动力性能参数的影响,确定了摆线推进器的最佳运行条件和设计参数。其次,提出了两种能够实现控制轴平面解耦功能的新型摆线推进器结构,模块化设计了对应结构包括动力源模块、控制机构模块、执行模块及整体基座和外壳,通过分析两种推进器的优缺点,选择更为优越的结构研制了双摆线推进器的水下机器人原理样机。最后设计了水下机器人的软硬件平台,硬件系统包括主控制器、驱动模块、蓝牙模块、传感器模块,并且搭建了系统实验平台,对摆线推进器改变多种参数下的水动力性能进行实验研究,并与仿真结果进行对比分析,总结提炼出摆线推进器的运动机理。本文完成了搭载摆线推进器的水下机器人模型的建立,重点研究了推进器的工作原理和结构设计方案,并将其应用到水下机器人中,进一步通过水动力仿真和实验研究,总结提炼出摆线推进器的运动机理,为进一步研究摆线推进器的水动力性能,设计新型摆线推进器,并将其应用到水下运载工具中提供技术依据。