仿生拱泥机器人是以潜水员攻打千斤洞的危险作业为背景提出的一种水下特种机器人。目前拱泥机器人实验样机与工程用机的工作环境不同，所要研究的目的也不尽相同，在全面总结拱泥机器人最新研究成果的基础上，结合教育部科学研究技术重点项目“拱泥机器人环境力场建模方法与仿真机理研究”、黑龙江省普通高等学校新世纪优秀人才培养计划项目“多体系统建模与仿真关键技术研究”、黑龙江省教育厅科学技术计划项目“拱泥机器人虚拟样机技术研究”，对仿生拱泥机器人虚拟样机关键技术展开了深入研究和创新设计。主要研究内容如下：通过查阅国内外大量文献资料，首先叙述了仿生拱泥机器人的研究现状以及在研究过程中存在的不足。通过分析机器人的作业要求，借鉴和吸收已有的技术和方法，提出本文的设计方案。该方案由液压系统、支撑关节、转向关节和拱泥头组成。通过支撑关节、转向关节、拱泥头的交替运动实现蠕动运动。基于参数化设计思想，对拱泥机器人进行参数化设计，将结构尺寸与环境力场模型参数有机结合，建立拱泥机器人的参数数据库。基于仿生拱泥机器人结构尺寸，采用Lagrange建模方法，建立仿生拱泥机器人的动力学模型，并利用MATLAB对其和3-UPS并联机构工作空间进行仿真分析，得出驱动力与力矩的变化曲线，为机械本体结构设计提供参考。利用有限元力学分析软件ABAQUS建立土壤环境力场模型，并对拱泥机器人的关键部件即膨胀机构与土壤环境力场模型的相互作用进行仿真分析，分析结果为液压系统设计及其虚拟仿真设计提供参考。利用Pro/E建立仿生拱泥机器人本体结构的几何模型，应用Mechanism/Pro模块将几何模型导入ADAMS，建立仿真模型。通过理论计算，选出相应的液压元件以及参数，建立仿生拱泥机器人的液压系统。利用ADAMS中Hydraulic模块建立仿生拱泥机器人的仿真液压系统。基于虚拟样机技术对环境力场模型进行仿真模拟。建立由仿真液压系统、仿真环境力场模型和仿真模型组成的仿生拱泥机器人的虚拟样机模型，并对其进行仿真研究。仿真研究结果可以验证仿生拱泥机器人结构设计的正确性和物理场模拟的可行性，得到一些有参考价值的数据和结论，为物理样机研制奠定了基础。