广袤的海洋蕴藏着丰富的资源，而水下机器人则在人类探索海洋资源的过程中发挥着重要的作用。为了适应复杂的海洋环境，越来越多的研究者模拟海洋生物开发了大量新型的仿生机器人。蝠鲼是海洋中一种通过胸鳍摆动推进的鱼类，其身体宽大扁平，游动效率高。但目前的仿生蝠鲼机器人都存在尺寸过小，游动速度较低的缺点，限制了其应用。因此，如何设计一种尺寸较大，有一定负载能力，且满足各项设计指标的仿生蝠鲼机器人成为本文需要解决的难题。
　　本文根据蝠鲼生物的形态特征，结合增大机器人内部空间的需求，建立了仿生蝠鲼机器人的简化模型。在此基础上，根据动量定理搭建了仿生蝠鲼机器人的运动模型。本文主要关注仿生蝠鲼机器人的纵向和垂向运动，因此通过计算流体力学(CFD)方法，使用STAR-CCM+软件，对其纵向直航、垂向直航、纯垂荡、纯纵荡运动进行数值仿真计算，获得了该机器人模型的相关水动力系数。
　　提出一种刚柔结合的，基于被动变形的仿生胸鳍模型，通过流固耦合方法对该仿生胸鳍在静水中摆动产生的推进力进行分析。通过STAR-CCM+软件对该流固耦合过程进行仿真模拟，计算出不同摆动幅度下仿生胸鳍沿胸鳍坐标系各方向的受力情况。结合已求解的机器人水动力系数和运动模型，对机器人进行运动仿真。仿真结果表明，仿生蝠鲼机器人的游动速度可达到1.27节，满足设计要求，也证明提出的仿生蝠鲼机器人简化模型和仿生胸鳍模型是合理的。
　　基于上述模型，进行仿生蝠鲼机器人样机的设计与研制，其设计包括结构设计和控制系统设计。结构设计中，针对1000m的设计深度，对机器人耐压舱进行尺寸计算和仿真校核，仿真结果表明耐压舱符合结构强度要求。
　　样机研制完成后，对仿生蝠鲼机器人开展试验研究。通过压力筒高压密封试验，验证了机器人的耐压舱具有良好的耐压性能，符合设计深度要求；通过机器人水下运动试验，验证了机器人良好的运动性能。将运动仿真与试验进行对比分析，发现两者的结果比较相近，变化趋势基本吻合。
　　通过上述研究表明：在仿生蝠鲼机器人样机设计前，根据其模型进行运动仿真是必要的；通过运动仿真与试验结果的对比，证明通过CFD数值仿真计算仿生蝠鲼机器人的水动力系数是一种可靠的方法，通过流固耦合方法对被动变形式仿生胸鳍产生的推进力进行分析是可行的，有效的。最终得到了一台有较大内部空间和负载能力，满足各项设计指标的仿生蝠鲼机器人样机。
　　本文基于对仿生蝠鲼机器人的仿真、设计和试验，研究内容和所得成果为仿生蝠鲼机器人的后续优化和发展提供了一定的理论依据和技术支撑，对该类型机器人的实际应用有积极的参考意义。