现代社会技术的进步和人口数量的剧增导致陆地上的适宜生存的地域被过度开发，人类可以利用的资源变得越来越少；而海洋作为长久以来人类未踏足过的广袤领域，依旧蕴藏着数量可观的各类丰富的资源，越来越吸引着海洋开发者的目光。与此同时，能够在水下科考的安装调试和作业中发挥多种作用的水下机械手成为了研究的热点。传统的水下机械手多为简单的夹持器结构，只能夹取直径相对单一的物体并且对不同形状的物体适应性较差，难以满足水下对抓取可靠性的需求。因此，本文面向柱体直径尺寸和质量均有较大变化范围的水下合作机动目标物，设计了一款具有一定自适应性的可变位多指欠驱动抓取机械手，并对该机械手进行了分析仿真研究。
　　首先进行了机械手总体方案的研制与其结构布置参数的优化。针对机械手在水下工作的任务要求、拟抓取的对象参数以及工作环境，综合考虑机构的抓取方式、抓取力以及防水防腐性能等因素，对机械手的手掌和手指分别给出了两种可能的设计方案，通过比较分析确定可伸缩手掌和欠驱动连杆式四手指的设计方案。针对机械手手指抓取运动，提出了一种综合抓取形状和抓取力的抓取质量评价指标，并且把它当做优化指标进而对手指连杆的尺寸和结构布置尺寸了优化，保障了手爪完成捕获任务的质量。
　　为了获得机械手的动态特性来提高机械手的控制性能，进一步对手指连杆机构进行了建模与分析。利用D-H关节法求解了手指的工作空间、物体的接触坐标系与固定大地坐标系之间的变换矩阵。利用求解得到的接触坐标对机械手进行了相应的静力学分析，确定了在稳定抓取的状态下机械手电机所需要的堵转转矩。利用指数向量法求解了手指在动作过程中的运动学参数的变化情况。运用运动学分析的结果，对手指进行了正逆动力学分析，求得了驱动电机需要的额定转矩和手指的正动力学方程。还对不考虑手指杆件厚度的模型进行了误差分析，求得了机械手理想状态与实际状态的工作误差。
　　基于机械手的结构构型设计方案，进而对其进行机械部分的结构设计。参考机械手静力学与动力学分的分析结果，为机械手选取了两款合适的总线舵机；进而根据电机的外形尺寸，为驱动装置进行了防水设计。确定了驱动装置的基本尺寸。在此基础上，详细设计了机械手手掌展开模块和机械手手指抓取模块各部分的具体结构，并在Ansys中进行了结构的有限元分析。最终得到了满足各项工作需求的合理的机械手结构设计方案。
　　在机械手动力学模型的基础上，面向机械手在水下工作的工况，首先利用Ansys Fluent对其进行了相应的水阻力系数的仿真，之后将求得的水阻力系数带入到搭建的Simspace模型中去得到了水下环境对机械手运动的影响。之后，在PID控制原理的指导下利用Adams和Simulink联合完成了对手指运动过程的控制仿真。最后，通过遍历的仿真方法得到了机械手对不同直径物体的可行抓取区间，并制定了相应的抓取策略框架。
　　设计了一款面向水下工作环境的可变位、大可行抓取区域的欠驱动机械手，分析了它的运动学和动力学性能，完成了机械手工作过程的水下仿真求得了机械手的稳定抓取区间并制定了抓取策略框架。