随着科学技术的发展,陆地资源已经不能够满足人类的需要,海洋资源成为各个国家开发的重点。而现在所存在的海下航行器大都有效率低、速度慢以及续航时间短等的缺点。而鱼类经过长期的进化已经完全适应了水下的生活状态,所以仿生机器鱼的研究成为了各国研究的热点,而海豚具有更加突出的游动能力,所以对于机器海豚的研究更是至关重要。仿生机器海豚研究的重点和难点是对尾部摆动机理的研究,研究机器海豚尾部摆动机理首先需要解决的问题则是仿生海豚尾部的驱动方式。本文通过对国内外仿生机器鱼不同驱动方式优缺点的总结,最后选择了以舵机作为仿生海豚尾部的驱动方式来研究海豚尾部摆动机理。为了解决由于舵机驱动带来的仿生海豚尾部关节刚性过大的缺点,本文采用了舵机驱动加柔性脊柱的方式解决了该问题,然后通过理论分析、仿真分析以及实验研究的方法来研究了仿生海豚的尾部摆动机理。本文完成的具体工作如下:本文对仿生海豚在直游和跃水两种状态下进行尾部摆动机理分析,首先采用能量置换的方法来探究仿生海豚在直游状态下尾部摆动频率、幅值以及相位差对海豚速度的影响,给出了海豚尾部摆动的运动学非线性特征方程;接着对海豚在跃水条件下进行尾部摆动机理分析,通过对海豚在跃水过程中推进阶段、惯性阶段以及入水阶段的受力分析,得出了海豚在不同体长和出水角下所需要的的最小出水速度;然后对海豚尾部攻角、尾部关节角以及尾关节功率进行了计算;最后建立了海豚尾部摆动的控制模型CPG控制模型,并且对其进行了仿真分析。对仿生海豚的实验样机进行了研制,首先确定仿生海豚实验样机的设计思想为模块化设计思想。然后将仿生海豚实验样机分为头部模块、身体模块以及尾部模块。头部模块具有两个自由度,可以配合尾部摆动进行跃水运动以及转弯运动;身体模块主要包括胸鳍摆动机构、重心调节机构以及身体外壳等;尾部模块采用三个舵机串联的形式构成海豚尾部摆动机构,为了解决由于舵机驱动带来的刚性问题,在本设计中的尾部摆动机构中增加了两根柔性脊柱,从而增加了六个从动关节,加上三个主动关节构成了海豚尾部九关节摆动机构;最后对仿生海豚的控制系统进行了设计以及上位机数据监测界面进行了编写。对所设计的仿生海豚进行了运动学与动力学仿真,首先建立海豚尾部摆动机构的运动学模型,使用Matlab对其进行运动学仿真,从而验证了所设计的九关节仿生海豚尾部摆动机构具有更好的鱼体波拟合曲线;然后对其进行了动力学建模,得出仿生海豚在不同的相位差、摆动幅值以及频率下的游动速度值。最后对海豚尾鳍进行运动学和动力学建模与仿真,来分析尾鳍在摆动时的最佳相位差。搭载实验样机,通过鱼体波曲线对比实验、水下巡游实验以及尾鳍摆动实验,对仿生海豚尾部的摆动机理进行了进一步的研究。