仿生蟹作为一种成熟的水下爬行机器人,具有灵活性高、功能多等特点,但是爬行速度慢,不易切换场地使其具有局限性。而水下滑翔机作为一种新兴水下机器人,具有低能耗、续航强、造价低等优势。本文主要目的是探索研发一型兼具仿生蟹灵活稳定和水下滑翔机能耗低、作业时间长特点的两栖机器人。完成仿生机器蟹外形设计和内部系统设计,针对仿生机器蟹的水动力性能进行分析,并基于升阻比对其初始外形进行优化设计,最后对仿生机器蟹与螺旋桨耦合作用下的自航性能研究。主要研究成果如下:(1)完成仿生机器蟹总体设计。采用模块化方法设计仿生机器蟹系统;耐压舱模块采用仿蟹体设计;初始水动力外形引进航空翼身融合布局。在此基础上完成了仿生机器蟹内部系统的选型,为仿生机器蟹控制系统的搭建与调试、样机的制造与组装提供指导依据。(2)通过计及复杂附体仿生机器蟹水动力特性研究。基于CFD软件对仿生机器蟹在水下的定常滑翔状态进行受力分析,建立数值计算模型,对初始外形做水动力性能预报,获得在不同航速、不同攻角下的升阻特性;得到仿生机器蟹在滑翔状态下上浮和下潜的最优攻角均为10°。并为仿生机器蟹参数化建模和水动力外形优化设计打下基础。(3)进行仿生机器蟹外形优化设计。基于CAESES软件编写特征定义,完成仿生机器蟹参数模型的自动生成。基于遗传算法对仿生机器蟹在设计航速下,机翼构型型线进行了优化。优化后的仿生机器蟹外形的上浮状态和下潜状态升阻比相比于原设计方案分别提高了9.46%和7.18%。(4)开展仿生机器蟹与螺旋桨耦合作用下的自航性能研究。求解了导管桨敞水性能;建立了自航模式下仿生机器蟹主体-多桨耦合系统的自航性能数值预报模型,完成了仿生机器蟹处于直航模式下螺旋桨不同转速自航运动性能数值计算。对仿生机器蟹的结构与控制系统设计具有重要意义。