仿生水黾机器人是模仿生物水黾在水面自由灵活的运动研制出的微型水上行走机器人，并且用来帮助人类完成一定的作业任务。仿生水黾机器人的研究是涉及到仿生学，微机电系统，表面化学，原子物理和纳米材料等交叉学科的前沿课题，而且仿生水黾机器人性能的提高也依赖于诸多学科的共同进步。目前的仿生水黾机器人存在超疏水性弱，稳定性差，运动灵活性不够，微型化不足等问题，根本原因是没有真正从机理上模拟水黾腿部超疏水性。因此，研究以实现机理上仿生为最终目的，基于分子动力学的方法，从微观上分析超疏水性材料的微观作用机理，根据对超疏水性材疏水机理分析得出结论，结合生物水黾微观结构，来实现对水黾微观作用机理的认识，最终实现水黾机器人机理上的仿生，具体的研究分为以下三个方面：首先，观察生物水黾腿部的特殊结构并分析了其微观作用，基于超疏水性理论，对仿生水黾机器人的支撑腿超疏水性材料的微观机理进行了深入分析，确定了仿生水黾机器人微观作用机理的研究方法，通过对超疏水性材料的微观组成分析，并且基于分子动力学理论建立了超疏水性材料的微观模型，并根据这个模型确立了分子动力学模拟仿真条件。然后，根据生物水黾在水面上稳定漂浮的现象，设计了超疏水性材料静态微观机理分析的方法，进行分子动力学平衡状态模拟，利用几何法测定微观接触角，并结合Cassie方程建立微观接触角与宏观接触角关系，通过改变微观分子组成与排列方式分析影响材料浸润性的影响规律，采用自组装单分子膜法方法制备相应材料，实验结果证明分析超疏水性材料疏水性的影响规律的正确性，为疏水性材料的仿生制备提供理论基础。最后，依据生物水黾在水面跳跃和滑行过程中，存在相对于水面的竖直方向和水平方向上相对运动，分别设计了竖直方向和水平方向的超疏水性材料动态微观机理分析的方法，其中竖直方向建立了水滴冲击单板模型，水平方向建立了双板挤压反向运动模型。在每种动态模拟方法中，分别研究了水滴与材料的相对速度和材料微观组成与结构对动态模拟过程的影响，并且对动态模拟过程中浸润状态，微观作用力，水滴质心位置，接触角滞后等方面进行了深入的分析，找到了这些现象的微观解释。