随着深海能源的开发,浮式生产设施具有众多的优点,被广泛应用,其关键是锚泊系统。锚泊系统常见的有爪力锚,吸力锚,每种类型都具有一定特点,但均存在较大缺陷。最近几年对深海锚泊系统发展出采用桩锚结构,该结构需要水下打桩(短桩),使锚泊系统具有很大的抗拔力和抗横向载荷,对提高浮式生产系统的锚泊安全、降低锚泊系统的失效风险起到关键作用,但若没有水下机器人的协同作业,整个安装无法进行。论文着眼于深海锚泊系统发展出采用桩锚结构的安装技术,提出“水下桩安装协同机器人”研究,该机器人具有以下功能:水下桩扶正功能;水下桩定位功能;水下桩桩吊耳自动定向功能;自动夹紧和松开功能;自动降低吸附力功能;重复使用功能。论文包括对水下桩安装过程的力学分析、结构优化、自动定位定向机构、协同作业等进行全面研究,制作比例模型和实验验证,提出一套完整的理论体系。论文以大直径短桩为研究前提,主要工作包括以下几点:1.分析深海打桩过程的环境因素及桩与机器人的受力,选用钢材及合理结构,提出一种新型的水下桩安装协同机器人模型。2.完成机器人结构设计和优化,运动学分析和动态干涉检验;并对模型进行贯入性分析。3.提出可行的试验方案,推导水下桩安装协同机器人沉降性和吸附性算法,并进行仿真试验。