随着水下机器人（Unmanned Underwater Vehicles，以下简称UUV）技术的日益成熟，UUV在许多领域得到了应用。UUV受自身平台的限制，面对越来越复杂的任务开始显得捉襟见肘。为了完成这些复杂的任务，UUV需要在海下和海面与其它无人平台配合，从而形成海洋无人系统。　　作为未来海洋无人系统中的重要一环，UUV的续航能力和通信能力十分有限，需要通过能源补给以增强其任务能力。无人水面艇(Unmanned Surface Vehicles，以下简称USV)作为一种小型无入水面平台，其技术发展已经相对成熟，能够联通水下、水上无人平台。为了建立UUV和USV之间的物理联系、打破平台之间的壁垒，使USV成为UUV的有力支撑平台，利用USV自主回收UUV成为了一个亟待突破的瓶颈技术。　　为了解决上述问题，本文首先提出一套利用USV自主回收UUV的方案，其次基于该方案设计具体的实现机构并做运动分析，然后对USV自主回收UUV的结构受力、流体动力、运动学进行仿真，最后对USV自主回收UUV的部分环节进行试验验证。　　本文的主要研究内容和及研究结论如下:　　(1)论文分析了UUV自主回收中存在的多种难点，讨论动态回收UUV常见的几种方案，根据本研究室的客观条件，提出一种USV自主回收UUV的方案。基于此方案，设计一种USV上用于回收UUV的水下拖曳体，并对USV自主回收UUV的回收流程进行分析，根据不同的引导方式将整个流程分为远距离、中距离、近距离三个阶段，对回收过程中可能会出现的情况提出应对策略。本文后续工作均基于该方案的设计。　　(2)根据设计的方案设计UUV端用于自主回收的UUV艏部段。UUV艏部段主要的设计内容是用于捕获过程运动机构的设计。讨论了该运动机构需要完成的功能和限制条件，设计一套运动机构。通过分析此运动机构的运动和存在的优缺点，在其基础上进行不断改进，最终形成一套可靠性较高的机构，并推导该机构的运动方程、分析其动作流程。　　(3)对于上述设计的方案和机构，本文使用计算机软件建立虚拟样机进行仿真试验。首先，利用ANSYS对运动机构做静力学分析，校核受载荷较大部件的强度;然后，按照USV自主回收UUV的三个阶段，利用Star-CCM+对水下拖曳体和UUV进行水动力分析，分析其整个过程中的受力情况;最后，利用Adams对UUV近距离接近水下拖曳体时的运动进行分析。主要获得以下成果:一是起吊机构存在应力集中和结构冗余;二是发现了UUV接近水下拖曳体到某一位置时，受流场扰动影响变得明显，UUV可在此位置调整航行，此结论可指导USV自主回收UUV的运动控制。　　(4)开展试验验证USV自主回收UUV的方案。本文进行湖上试验，获得了不同航速下水下拖曳体的深度数据，验证水下拖曳体的可行性和有效性，可为UUV自主回收提供一个相对稳定的移动对接平台。利用3D打印技术，搭建了UUV艏部段的机构原理样机，通过试验验证了该机构的可行性。