自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)由于结构稳定性好、部署成本低以及智能化程度高等优势,近年来被广泛的应用于海洋资源勘探、搜救、打捞、侦查及情报搜集等水下作业中,相关技术研究也成为了水下机器人领域的热点。而AUV的回收技术对于AUV在海洋测试、任务执行等方面具有重要作用。开展AUV回收技术研究,提升相关技术能力和装备水平,对我国AUV技术领域的发展,以及海洋开发建设具有重要意义。本文为实现中小型AUV安全、可靠、高效的回收,设计了一款能够在水面和水下对中小型AUV进行回收的装置,其可以搭载于母船,在AUV完成任务后对其进行回收。本文所做的主要研究工作归纳如下:(1)根据在海试作业中AUV回收系统的功能需求及工况条件,对AUV回收系统进行总体方案设计,并结合机器人学与拉格朗日方程的方法对AUV回收系统进行了动力学建模,为文章后续对回收系统的整体仿真计算、减摆及装置优化提供理论模型基础。(2)对回收系统的吊臂进行了结构设计。确定吊臂系统的起升技术参数,详细设计了吊臂系统关键结构:起重柱、基本臂和伸缩臂等。针对吊臂系统,分别在变幅平面和回转平面内进行受力分析,确定了吊臂的许用强度、挠度的计算方法。采用ANSYS有限元分析软件计算了吊臂在6种工况下的受载应力及变形情况,仿真结果表明吊臂强度满足设计要求。(3)对AUV水面及水下回收装置进行系统结构设计。首先分别介绍了AUV水面和水下回收方案的工作原理及回收装置的总体结构,并阐述了AUV水面回收方案的工作过程和水下回收方案的对接方法。对回收装置的吊架平台、限位抓手、伺服滑台、钩锁器、防摆机构、对接装置等关键机构进行了结构设计。然后根据计算流体力学的基础理论,建立了AUV水下回收水动力分析的计算模型。采用FLUENT软件对计算模型进行迭代计算,分析AUV在不同航速,攻角,距离条件下的水动力性能,为AUV对接过程中的姿态及动力控制提供参考。(4)在完成AUV回收系统各部分结构设计的基础上,介绍了虚拟样机技术和ADAMS机械系统动力学理论,然后以此建立了AUV回收系统虚拟样机模型。对系统在3级海况条件下,回收系统防摆机构的防摆性能进行仿真研究。仿真计算结果表明防摆机构具有良好的防摆效果,提高了回收系统在起吊过程中的稳定性。