由于人类对海洋的依赖逐年增加，各种海洋勘察设备层出不穷。自治水下航行器（autonomous underwater vehicle，AUV）作为一种高效的传感器搭载平台，已经成为海洋勘察装备的主要发展方向。AUV所面对的水下工作环境十分复杂，因此良好的操纵性和机构可靠性对于拓展AUV的探测任务范围和提高水下生存能力至关重要。为此，本文在水下机器人和参考航天、航空领域现有推进技术成果基础上，设计了一种基于并联机构的矢量推进器，以满足水下机器人推进和操纵的需求。论文的研究成果如下：（1）提出了一种基于并联机构的矢量推进器，即3-RPS与SPS组合机构。其中，3-RPS机构通过改变动平台的空间姿态，进而改变推进器螺旋桨轴线方向，实现了推进力方向的调整。采用三个作动筒并联驱动动平台，结构简单紧凑，工作空间大。此外，三个电机作动装置同时参与操纵，动刚度高，电机负荷小。SPS机构把主推电机的扭矩和转速传递给随动平台做空间运动的螺旋桨轴，因此电机不必随动平台运动，降低了动平台惯性和作动电机负荷，结构布局更加优化，保证了可靠性。（2）根据特定的AUV几何尺寸、运动空间等设计要求，用牛顿欧拉法对推进器中的并联机构进行了运动学分析和尺度综合，得出主要零部件的尺寸。以俯仰和转向运动为分析对象，依据推力矢量的加速度、速度变化曲线，计算三个RPS支链伸长速度和摆动角度随时间变化过程，得出了RPS支链在操纵运动过程中最大加速度值。（3）对矢量推进器关键零部件进行了设计与校核。对主要的扭矩传动零部件，如螺旋桨轴系、SPS支链上的花键以及作动筒上的球铰连接杆、丝杠螺母副等进行了强度校核和计算。（4）计算得出压力补偿器的工作容积及设计其连接结构。针对矢量推进器结构特点和动作方式，提出压力补偿器设计和布局方案。