随着世界能源的不断消耗,核能作为新一代的清洁能源发挥着越来越重要的作用,而核电站的安全问题也引起了大家的重视,因此需要定期对相关核设施,如核电站水池进行巡检、清理以及修复作业。由于核电站水池空间有限,对水下机器人的体积有较大约束,因此所应用的小型水下机器人进行作业时,其搭载的机械臂运动过程中所带来的质心、浮心以及水动力变化都可能对机器人本体动态稳定性产生较大的扰动。针对这些问题,本文设计了一种可以搭载于核电站水下作业机器人本体上的并联式机械臂,旨在提高水下机械臂及机器人整体的运动稳定性以及作业精度,减少机械臂对机器人本体的扰动。为了满足水下作业任务需求,确定了机械臂的构型并推导了运动学模型,根据设计要求对结构参数进行了优选;结合流固耦合理论,基于Fluent对并联机械臂构件在工作位姿下进行了水下适应性减阻优化设计;为了验证机构在水下的稳定性,仿真计算了并联型机械臂在水下的湿模态参数。为了建立并联臂综合水动力模型,基于虚位移原理,对并联构型机械臂的刚体动力学模型进行了推导并得到了各构件的轨迹参数关系,对三类水动力干扰进行了分析推导,基于Adams对理论模型进行了仿真分析。为了实现并联机械臂在水下的解耦规划以及稳定运行,在水下引入五次多项式规划率以及五次NURBS规划率,通过模拟仿真对轨迹位移、速度以及加速度进行了实验,验证了后者在水下应用的优越性;为了补偿未知模型以及环境误差引入的干扰,设计了基于PID前馈的计算力矩控制策略以及基于PID前馈的神经网络型鲁棒控制策略,通过仿真实验对控制器的跟踪效果以及精度进行了模拟,验证了控制器的可靠性。为了验证理论分析结果,设计了一款并联式水下机械臂原理样机,搭建了机械臂的控制系统硬件架构,基于QT开发了用于人机交互的软件系统。在水池中进行了机械臂运动控制实验,利用ATI六维力传感器采集数据,分析了并联机械臂在运动时对于基座的扰动,并验证了机械臂在控制器作用下的精度跟踪效果及其稳定性。