海带自动打结是世界范围内仍未解决的难点技术，我校发明的基于螺旋夹爪打结原理的海带打结机实现了海带打结的自动化作业，然而打结稳定性和成功率不能满足产业化生产要求，为此确定本课题的研究目标为：对影响该打结机稳定性和成功率的主要因素进行深入的理论分析、仿真和实验研究，为研制打结成功率达到99%的自动海带打结机奠定必要的理论基础。应用拓扑学纽结理论证明了基于螺旋夹爪打结原理的正确性。通过对打结过程的深入分析，发现影响打结稳定性和成功率的主要因素是打结夹爪变形与夹爪夹持力的矛盾以及打结平动与转动的协调性问题。为此建立了打结夹爪的力学模型，对打结夹爪的变形及夹持力进行了有限元仿真研究，得到在同时保证夹爪夹持力和夹爪的变形不会引起干涉前提下的打结夹爪理想截面形状。建立了打结平动机构和打结转动机构的综合力学模型，利用Matlab对打结机构的运动特性和动态特性进行了仿真分析，得到通过改变机构阻尼可使打结机构运行平稳，通过对打结平动与打结转动的打结过程运动合成的仿真研究，找到了打结平动与打结转动之间的理想匹配关系。完成了第三代海带打结机的机构、驱动、控制系统的设计、装配、接线和联调，采用仿真参数进行了半自动和全自动海带打结实验，实验结果表明该海带打结机在海带条有较高质量的前提下，打结成功率达到99%，证明本文所做的理论分析及仿真研究是正确的。通过对基于螺旋夹爪的海带打结关键技术研究，解决了影响打结稳定性和成功率的主要问题，该样机的研制成功为海带打结机的产业化生产奠定了坚实的基础，对相关柔性材料加工自动化的研究具有一定指导意义。