水下机器人是海洋开发中不可缺少的工具,水下作业机械手是其关键技术之一。目前水下机械手的驱动主要采用液压缸或者液压马达。虽然技术比较成熟,但是仍存在活塞杆受海水侵蚀以及环境污染等问题。随着人工肌肉的发展,人们提出使用水压人工肌肉驱动水下作业机械手。水压人工肌肉与传统的驱动器相比,它具有力质量比大、响应速度快、工作效率高、能与水下环境兼容等优点。因此,本文进行水压人工肌肉的研制,并通过仿真分析和实验来探究其驱动特性。本文第一章主要分析了水下作业机械手在工业中的应用,得出水压人工肌肉作为机械手驱动机构的可行性。分析气动和水压人工肌肉的研究情况,以及人工肌肉在机器人和其他机械结构中作为驱动器的事例。提出本文主要研究内容。本文第二章分析了水压人工肌肉的几何结构,得出了各个参数之间的关系。并且根据与气动人工肌肉结构和工作原理的相似性,得到水压人工肌肉输出力与供水压力和肌肉收缩率的关系。通过上述的数学模型,建立水压人工肌肉的仿真模型,分析了水压人工肌肉在不同参数下的动态特性。本文第三章设计了水压人工肌肉驱动特性实验系统,其中包括驱动控制系统为人工肌肉提供高压水,电液比例加载系统为人工肌肉提供负载力,测试台以及数据采集系统为人工肌肉实验提供平台并完成数据采集,最后设计动态实验方案,为实验提供基础。本文第四章介绍了水压人工肌肉的设计制作过程,包括人工肌肉关键部件橡胶管、编织网和端部接头的材料选择,编织网参数的选择以及制作工艺。完成肌肉端部接头的尺寸设计,最终完成水压人工肌肉的总成。本文第五章主要介绍水压人工肌肉实验,主要包括压力、拉力测试实验、静态实验和动态实验。压力、拉力测试主要检测人工肌肉的性能。静态实验包括等压和等负载实验,在压力或负载一定时,得到肌肉收缩量与负载力和压力关系。动态实验主要得到不同负载和流量下,人工肌肉在动态信号的响应情况。