仿生水黾机器人的研究，不仅将机器人的工作空间从已知结构空间拓展到未知空间，而且由于该研究方向的多学科交叉性和前沿性，因此将极大地推动微型机器人的机构创新理论、界面流体力学和超疏水材料的研制等相关领域基础科学的研究进展。尽管仿生水黾机器人目前的研究仍处在实验室阶段，但是从长远来看，仿生水黾机器人不仅结构简单、隐蔽性好、机动性高，而且能耗低、易于远程控制，这些独特的优势将使仿水黾机器人在军事侦察、灾后救援、水域环境监测以及复杂管道的监测和修复等领域有广泛的应用前景。仿生水黾机器人领域的研究方向主要有两个：基于水黾腿部微纳米刚毛结构的超疏水性研究和基于水黾划水机理的水上行走机器人的研究。目前，国内外的研究人员在仿生水黾机器人样机的研制和结构改进方面取得了重大进展，但是对水黾划水时的受力分析仍集中在支撑腿的静力分析阶段。本文将对仿生水黾机器人的划水状态进行动力学建模，对驱动腿进行划水时的受力和支撑腿的稳定性进行理论分析，并基于ADAMS对仿生水黾机器人划水模型进行了仿真分析，最后研制了新型样机并通过实验对相关理论分析进行验证。首先，以界面流体力学为理论基础，从动量变化的角度针对水黾机器人驱动腿的划水进行了动力学建模，分析了水黾机器人驱动腿受力与划水速度的定量关系，并推导了水黾机器人一个划水行程躯干获得的冲量的计算方法。其次，对水黾机器人划水时的支撑稳定性进行了分析，探究了水黾机器人划水时支撑腿沉没的两个临界条件，并对不同截面形状的支撑腿所具有的支撑稳定性进行了对比。此外，考虑材料弹性变形的影响，分析了驱动腿半径、长度以及材料疏水性对支撑稳定性的影响。再次，将水黾机器人驱动腿划水的理论计算模型与ADAMS虚拟样机技术结合，建立了水黾机器人的虚拟样机，实现了对水黾机器人划水的动力学仿真，结果表明本文对水黾机器人划水动力学建模是合理的。此外，基于简化的质量-弹簧-阻尼模型，完成了对水黾机器人支撑稳定性的仿真分析。最后，基于生物水黾驱动腿摆动划水的机理，研制新型的仿生水黾机器人样机，并利用样机进行静力支撑实验和划水运动实验，从实验角度验证了对水黾划水动力学建模的合理性。