本文主要目的是为大洋富钴结壳的开采提供一种具有良好切削性能的并能够适应起伏不平的微地形的采矿头。 本文首先了解了国内外对大洋富钴结壳开发的研究现状。然后从数学的角度对海底富钴结壳微地形进行了数学描述，并提出了海底富钴结壳开采的“基岩表面拟合论”以及伪突起与基本伪突起高度的概念，使我们对钴结壳微地形特征有了更明确的认识。为了适应起伏不平的富钴结壳微地形，本文构思设计了多种采矿头方案，并选用了其中的由I型二自由度滚筒和三自由度滚筒组成的主副滚筒式采矿头方案，同时为了改善滚筒式采矿头的切削性能，本文设计了一种振动式螺旋滚筒，并通过试验研究得到了验证，且得到了一组优化的振动切削工作参数组。另外，本文还对滚筒式采矿头开采的最佳切削深度问题进行了数学建模并给出了算法与解答。 本论文在采矿头如何适应钴结壳微地形方面进行了一系列颇有实际应用价值的创新性研究。为将来钴结壳的实际开采打下了良好的基础。