在陆地资源日渐减少的今天,扩大海洋资源的开发十分必要且紧迫。由于水下环境复杂多变,人们通常借助水下机器人搭载水下机械臂系统来完成深海探索和开发。水下机械臂是机电一体化设备,被广泛应用于勘探海洋资源、水下工程施工、海洋国防等领域,水下机械臂技术充分地反映了水下机器人的先进程度。不同于工作在空气中的机械臂,作业在水下的机械臂会受到水的粘滞阻力,有时还会受到海流的冲击力,仅对水下机械臂进行位置控制是不够的,还需要对水下机械臂进行柔顺控制。因此,研究水下机械臂的柔顺控制方法十分必要,是保障机械臂稳定作业的基础。本文针对一款水下机械臂,建立了水下机械臂的运动学模型和动力学模型,融合运动学分析及动力学分析设计了基于位置的关节阻抗控制策略,并通过仿真实验验证和分析了水下机械臂控制策略的正确性和稳定性。具体研究内容如下:首先,分析了水下机械臂的构型,利用D-H标准法建立了该机械臂的关节坐标系。详细推导了机械臂正逆运动学和雅克比公式,并在MATLAB机器人工具箱中搭建了机械臂的运动学仿真平台,得到了机械臂的工作空间,并验证了正逆解的正确性。其次,对水下机械臂进行了动力学分析,重点研究了水下机械臂的水动力学。根据拉格朗日法建立了水下机械臂动力学方程,基于莫里森公式计算了方程中的水动力项,并利用流体仿真软件FLUENT求取水动力系数。将水下机械臂受到的水阻力分为静水环境搅水受力和静止状态受到海流冲击两部分,在ADAMS中建立了水下机械臂的动力学模型,根据关节力矩定量地分析了浮力、水阻力、不同方向和大小的流干扰对水下机械臂的影响。最后,基于水下机械臂的运动学分析和动力学分析,设计了一种基于关节位置的阻抗控制策略。利用ADAMS-MATLAB/Simulink联合仿真搭建了水下机械臂控制系统的仿真平台,研究了阻抗参数对控制系统的影响,并进行了多组对比仿真实验,分析了水环境及水阻力大小对水下机械臂控制系统的影响。