仿生软体机器人因其高灵活性、良好的顺应性和出色的适应性,在医疗、救援和探测等领域的应用越来越多。作为新型的软体驱动器,水压人工肌肉与传统执行器相比,具有输出力/重量比大、响应速度快、与海水环境兼容性好等优势,更适合作为水下软体机器人的驱动器,符合水下装备发展的新趋势。面向复杂、繁重的深海工程作业任务时,对水压人工肌肉的强度和可靠性要求更高,需要研究水压人工肌肉在水下环境的疲劳特性,解决在水下环境和大载荷工况下,水压人工肌肉长期服役过程中出现的疲劳失效和性能退化问题。设计并搭建了水压人工肌肉水下驱动试验系统,利用该系统可以开展水压人工肌肉在不同收缩量下的疲劳特性试验,分析了水压人工肌肉在水下环境的疲劳特性和性能演化。具体的研究内容如下:（1）根据水压人工肌肉在工作时的受力特点,分析了橡胶软管的变形和纤维的受力状态。基于裂纹扩展原理预测了橡胶管的疲劳寿命,并通过疲劳寿命试验得到了纤维的疲劳寿命方程。通过对比橡胶管和纤维的疲劳寿命预测水压人工肌肉在循环载荷作用下的疲劳失效形式。（2）水压人工肌肉制作过程中,端部扣压产生的预紧力导致胶管产生剪切变形。此外,纤维在端部接头轴肩处存在应力集中。选择合适的扣压量并改进端部结构后能有效地提高肌肉的疲劳寿命,并将肌肉的失效形式统一为纤维达到疲劳极限的断裂。（3）水压人工肌肉进行疲劳试验时,设置三种不同的充水压力,并配置两种不同劲度系数的弹簧。试验结果表明,在充水压力为2 MPa,肌肉收缩率为1.1%的条件下,肌肉循环次数最多,约为57255次;在充水压力为4 MPa,肌肉收缩率为7.8%的条件下,肌肉循环次数最少,约为2313次。对疲劳试验样品的纤维表面特征进行宏观和微观分析,纤维表面损伤与原纤化呈正相关,随着载荷的增大,纤维原纤化程度越明显。（4）试验结果表明,随着循环次数的增加,水压人工肌肉的收缩力衰减。在循环58131次后,收缩力衰减了6.22%。对疲劳寿命试验数据进行回归分析,得到了人工肌肉的疲劳寿命回归方程,通过该方程可以预测水压人工肌肉在不同工况下的疲劳寿命。本文根据水压人工肌肉在疲劳试验中出现的失效形式,改进肌肉结构和工艺参数,将肌肉的失效形式统一为纤维在中部断裂。结合不同载荷和收缩量,开展了水压人工肌肉在水下环境的疲劳特性研究,为水压软体肌肉在水下的可靠性研究奠定基础。