随着陆地不可再生资源愈来愈匮乏,人们对丰富海洋资源的开采越来越迫切,随之而来的则是对用于开采水下资源的工程设备性能要求也越来越高。水下灵巧手作为水下机器人的执行末端,是机器人不可或缺的一部分,随着工作环境变得愈来愈恶劣,对灵巧手的准确性、感官性、稳定性等性能的研究也变的越发重要。本课题旨在设计一个适用于水深在0-100m以内工作的水下灵巧手,并对其进行结构力学、运动学以及动力学分析研究机构机械特性,建立水下灵巧手力伺服控制系统数学模型,使用PID控制算法对所建立的控制系统进行调试,以提高控制系统的稳定特性和动态特性,减少水下灵巧手在水下工作过程中受到的水压水流影响,为今后水下灵巧手控制系统的研究提供参考。本文首先确定水下灵巧手的驱动方式,根据灵巧手驱动方式确定其机械结构整体设计方案和灵巧手控制系统方案。结合灵巧手整体设计方案对其力和运动传递方式进行选取并确定。根据运动的传递方式对灵巧手各个基本零部件进行设计和建模,然后将所有零部件进行装配完成灵巧手整体机械结构。通过运用ANSYS和hyperworks软件对水下灵巧手零部件和整体结构三维模型进行力学性能分析,判断水下灵巧手在工作时,各零部件和整体结构的位移和应力分布情况。对水下灵巧手的单指和手掌建立基坐标系和相对坐标系,然后分别对其进行单指运动学分析和三指协调运动分析。建立水下灵巧手整体控制系统研究方案,确定该系统的动力传递装置为钢丝绳传动。建立力伺服水压控制系统数学模型,求出数学模型传递函数和状态方程,为后续对系统进行能观性、能控性和稳定性分析奠定基础。其次利用PID控制算法,在MATLAB软件simulink模块中对控制系统添加PID控制器进行建模与仿真,通过调节PID三个控制参数来进一步提高系统的稳定性。本课题设计了用于水下环境工作的灵巧手整体机械结构,并对其结构进行力学性能分析和运动学动力学分析,检测机械结构性能特性。在进行运动学动力学分析时,建立了水下灵巧手三指协调运动关系和单指在工作时的动能方程式,设计出水下灵巧手水压控制系统力伺服控制,利用MATLAB软件simulink模块对其进行仿真,得出阶跃响应曲线,结合PID控制算法整合,使得该系统能够准确、快速、稳定的完成工作。