随着国内外对海洋资源的探索以及海洋环境的复杂性,对探索工具的功能要求逐渐提高,现有的水下航行器在水中的灵活性已经远远不能满足需求。为此,本文针对一些AUV矢量推进方式存在作动器外置、自由度冗余的缺点,提出一种基于少自由度并联机构、作动器可内部布置、满足2自由度矢量推进的机构方案。方案采用RS+2PRS并联机构的运动平台作为螺旋桨的安装基座,通过改变2个移动副构件的相对位置,即可实现AUV尾部螺旋桨的2自由度姿态调整,实现AUV航向姿态的快速调整。分析矢量推进机构的结构特点和运动学问题。推进机构整体结构采用RS+2PRS形式,将步进电机的旋转运动通过齿轮、齿条结构转换为驱动杆件的直线运动,最终转换为动平台姿态的调整。由于整体机构参数较多且参数之间耦合程度高,所以先对并联机构进行参数解耦,确定该机构运动时独立参数。其次,根据解耦结果对并联机构建立数学模型并对其进行逆解运算,利用逆解编写整体控制算法。并联推进机构的正解分析采用数值法进行研究计算,并根据传统数值法的缺点进行算法改进。并联机构的运动学分析主要是对机构进行速度和加速度分析。最后,应用MATLAB和ADAMS对机构的控制算法和运动学分析进行了正确性验证,为控制系统的开发和水下动力学分析提供理论基础。根据并联机构运动特点,利用模块化编程思想开发并联机构的控制系统。并联矢量推进机构的基本功能:机构复位、速度设置、位姿转换和实时显示驱动位移。应用Qt软件对运动控制卡进行二次开发,并编写控制界面。力学分析,主要包括静力学分析和水下动力学分析。静力学分析是通过ANSYS对主要受力零部件进行静应力受力分析,查看受力分布情况以及设计是否合理。水下动力学分析是将AUV航行器及尾部矢量推进机构整体进行结构简化之后,导入到ANSYS Workbench中的Fluent子分析软件,进行模型修改、网格划分、确定边界等步骤,针对不同航速进行水下动力学分析,仿真结果可以为后期进行结构优化提供理论依据。本文最终搭建实验平台,通过控制端对电机实施运动控制,验证方案的可行性。根据实验平台驱动杆件的位移量和动平台位姿验证了控制算法的正确性。