矢量推进技术目前较成熟的应用在航空航天等领域,应用在水下机器人的单机构多姿态矢量推进技术是对此推进技术较新颖的探索,本文以设计具有旋转运动传递功能和空间姿态调整功能的矢量推进器为目标,基于螺旋理论开展少自由度并联机构的水下机器人单机构多姿态矢量推进机构方案的创新设计。本文研究的主要内容如下:首先,本文分析了水下机器人矢量推进功能的需求,归纳出可用来综合矢量推进机构的所有可能形式的8类分支运动链,并分别给出了 8类分支运动链的组合方式;结合螺旋理论的理论方法,归纳出3大类并联矢量推进机构,全面而系统地解决了具有两个方向偏转的并联矢量推进器型综合问题,给出了 3大类并联矢量推进机构的设计思路,并提出了可行的构型方案,分析了相应的力约束和运动特性,分别给出了 3大类并联矢量推进机构的设计范例。然后,采用构造过约束并联机构的方法设计了一种3自由度RRR-RR-RU球面并联矢量推进机构。基于螺旋理论构建了矢量推进球面并联机构的拓扑结构模型,分析了机构的运动特性,计算了机构的位姿正逆解。在闭链约束方程的基础上运用矢量代数法推导出了机构的雅可比矩阵。利用特征结构配置的解耦法建立了机构的速度和加速度模型,分析了机构的工作空间和灵巧度等运动学特征。最后,本文利用螺旋理论对水下机器人的RRR-RR-RU球面并联矢量推进机构进行了动力学建模,并结合水动力学分析了工作环境的影响,使螺旋理论体系在水下机器人动力学建模中得到进一步完善。结合算例对矢量推进机构进行了MATLAB和ADAMS联合仿真分析,验证了设计原理的正确性和可行性。分析由于多支链矢量推进机构在稳定性和控制性方面的优势,本文的研究具有一定的实用价值和广阔的应用前景。