随着陆地资源的不断消耗，人类对海洋资源开发的步伐加快。作为水下作业系统的组成部分，水下机械手在资源勘探、海底救护等方面发挥着重要的作用。本文首先阐述了国内外水下机械手的研究和发展现状。依据性能指标要求，建立了工作在深海模拟环境中的液压机械手三维模型，选定了驱动方式。利用COSMOSWorks有限元分析软件对机械手进行静力分析，仿真验证了在最大负荷作用下，机械手的强度能够满足要求。采用D-H方法建立机械手的运动学模型，求解得到运动学正解，运用反变换法求得运动学逆解；分别采用蒙特卡洛法和定步距方法对工作空间进行仿真研究，编写MATLAB GUI仿真界面，比较两种仿真方法各自的特点。依据对水下机械手液压系统的分析和研究，设计了水下机械手的电液位置伺服控制系统。由机械手以非对称液压缸作为驱动机构，推导了阀控非对称液压缸系统的基本方程。对系统进行了静态设计，确定液压动力元件参数，选择系统组成元件。对系统了进行动态设计，确定了系统中各个组成元件的传递函数，得出机械手电液伺服系统的传递函数模型。在Simulink环境下，对大臂和小臂电液伺服系统进行了仿真，并对系统的稳定性和频率特性进行了分析。将模糊PID控制方法应用于机械手电液控制系统。仿真结果表明，与采用传统PID控制器的电液位置伺服系统相比，采用模糊PID控制器的系统对存在负载扰动的情况更具有适应性的特点。基于轨迹规划，采用模糊PID的控制方法，对水下机械手的电液控制系统进行了研究。仿真结果验证了以轨迹规划为基础的模糊PID控制方法对水下机械手电液位置伺服控制方法的可行性。