摘要：拱泥机器人是一种能在水下泥土环境中按照规划轨迹完成攻打千斤洞作业的新型水下特种机器人，蠕动转向运动的实现是拱泥机器人设计中的一个重要环节。为了有效地实现拱泥机器人的转向运动，根据并联机器人机构结构综合理论，设计3自由度蠕动转向关节，该关节具有推进、跟进和转向3个功能，运动过程分为推进动作和跟进动作两个部分。分别针对两种动作的运动学逆问题进行详细分析，给出数学模型及其求解过程，并建立该关节的虚拟样机模型。利用MATLAB软件求解运动学逆问题，利用ADAMS软件求解运动学正问题，并对关节运动学正逆问题进行实例分析。仿真数据表明，该关节设计合理，数学模型正确，为拱泥机器人的运动学、动力学及优化设计研究打下了基础，并为控制系统的设计提供了理论依据。

关键词：拱泥机器人 虚拟样机技术 推进与跟进动作 运动学正逆问题 

单位：哈尔滨理工大学机械动力工程学院 哈尔滨150080 中国科普研究所 北京100081 佳木斯大学机械工程学院 佳木斯154007