为了实现水下机器人的推进装置具备空间姿态调整和大转矩的动力传递功能,保证水下机器人顺利完成水下作业任务。为此本文提出UPR-UPU-UR矢量推进机构,作为水下机器人的推进装置。本文从理论研究入手,经过仿真计算和实验验证,UPR-UPU-UR矢量推进机构具有良好的矢量推进性能和方便快捷操纵性能。具体研究内容如下:（1）创新设计一种UPR-UPU-UR矢量推进机构,运用螺旋理论计算了矢量推进机构的自由度,构建矢量推进机构的位置模型。基于速度雅克比矩阵进行速度和加速度建模,得到矢量推进机构支链的运动变化规律。计算了矢量推进机构的运动性能指标,评价该矢量推进机构的推进性能。（2）构建了矢量推进机构的动力学模型,求解出动平台运动规律和驱动力矩之间的动力学关系。利用ADAMS和Simulink联合仿真技术,为虚拟样机搭建运动控制系统,引入PID控制策略,实现对动平台运动轨迹的精确控制。联合仿真验证运动控制系统的控制效果,为物理样机在后续加工制造和调试的相关工作中,提供了正确的理论依据。（3）构建矢量推进水下机器人,引入基于摩擦补偿的自适应控制技术,设计了模糊控制器,搭建了推进航行控制系统,开展了水下机器人在多种运动模式下的位姿跟踪控制,还进行了空间路径跟踪控制,表明了水下机器人机动具有灵活性能和推进航行的操纵性能。（4）搭建了矢量推进机构的实验样机,调试了矢量推进机构的运动驱动控制系统,进行动平台位姿调整实验,开展了水下机器人的多种模式的运动试验。试验结果表明:矢量推进机构有效地提高了水下机器人在水下作业的机动敏捷性能。