随着人类对海洋资源的开发和利用,机械手作为水下探索器的执行机构,其作用越来越重要。本文研究的机械手是一种液压驱动的5自由度串联结构机械手。在机械手的研究和开发过程中,运动学和动力学是反映其特性的重要研究内容。运动学能够反映出来串联机构中各个构件之间的位置变化关系,对于机械手的轨迹规划具有重要的指导意义。针对所设计的水下采样机械手,利用D-H法建立其参数和正运动学模型。由机械手的相邻3个关节轴线相互平行的结构特点,在常用的反变换法的基础上引入几何法,得到了逆运动学的封闭解,解的结构简明并且易于操作,满足了机械手对水下作业环境的逆解要求,为机械手的运动规划和轨迹控制提供了依据。使用MATLAB Robotics Toolbox建立机械手的仿真模型。工具箱内部提供的ikine函数已是获得工业机器人逆解的重要方法,通过与ikine函数所得结果的对比分析,验证所求得封闭解的可行性和优越性。动力学能够反映出机构的运动和关节力矩矢量之间存在的关系,对于机械手的控制和受力分析具有重要的指导意义。本文使用拉格朗日法对水下机械手进行动力分析,并构建其拉格朗日的动力学标准方程。文中通过分析和计算给出了动力学方程中的一些重要参数,如伪惯量矩阵、等效惯量系数、哥氏加速度系数、重力项系数。为了能够准确模拟机械手的工作状态,采用SolidWorks与ADAMS联合建模的方式,结合各软件之所长,采用SolidWorks进行三维模型的建立,再将模型导入ADAMS仿真环境,建立运动模型,最终实现对机械手虚拟样机的运动学和动力学分析。