全球各个国家对于海洋资源的探索非常重视,水下机器人的发展也日益成熟。无人自主水下机器人(AUV)自身搭载侧扫声纳、摄像机等检测设备,用于海洋环境的探索,目前存在的最大问题是潜入水中以后无法与控制设备进行通讯,仅能按照预设轨迹航行。研究表明鱼类能在海水中自由翱翔得益于其对水流极其敏感的侧线器官,能够实时监测水流速度、压力、振动的变化。本文从鱼类侧线器官生物原理出发,设计一套应用于微型自主水下机器人的仿生侧线传感器,为自主水下机器人增加一双智慧的“眼睛”。首先,本文对当前关于水下机器人以及侧线传感器的动态发展趋势进行分析,介绍侧线传感器研究的必要性与意义。介绍了鱼类侧线器官感知流体的生物机理,采用仿生学方法设计了一套仿生侧线传感器,对其工作原理进行了介绍。其次,本文对设计的传感器物理模型进行数学建模,采用工程力学相关知识建立传感器系统数学公式,对公式进行分析,结果表明:传感器输入量为压强时输入输出关系表现为一次线性关系,输入量为流体速度信息时,输入输出关系表现为二次曲线关系。为了验证数学模型建立正确与否,采用有限元分析方法对传感器物理模型进行仿真。通过计算流体动力学(CFD)方法验证本文所设计传感器模型对流体的检测适用经验公式,流体速度与产生的压强之间表现为二次关系。同样采用有限元分析方法分析传感器输入量为压强时系统输入输出之间的关系,结果表明输入输出关系为一次线性关系。有限元分析的最终结果与数学模型得到的结果基本一致。采用有限元分析手段分析了安装有侧线传感器的水下机器人压力分布以及流体特征,确定了传感器的合理布局方式。最后,本文介绍了传感器实验装置与信号采集处理两个方面内容的设计思想。同时通过电阻应变仪与示波器分别对组装后的传感器进行简单的实验测试,验证结果显示传感器检测效果良好。