水下仿生机器人在灵活性、推进效率和隐蔽性等方面具有众多潜在优势,已成为近年来水下机器人领域的研究热点之一。相比单个机器人,多机器人系统更能适应复杂任务,因此多机器人编队研究具有重要科学价值和应用前景。目前因水下通信技术的限制,水下多机器人编队的研究进展缓慢,相应成果很少。首先,本文对一种新型水下通信方式——电场通信的通信性能进行了全面实验评估,探究了水下多机器人之间实现稳定通信的可行性。其次,以北京大学自主研制的仿生机器鱼为载体,使用水下电场通信完成了个体间信息交互。最后,采用分布式控制协议,实现了多机器鱼的水下自主环形编队控制。具体研究如下:第一,对水下电场通信的适用环境及通信质量进行实验测试,探究不同水环境对电场通信的影响,保证多机器鱼编队时通信的稳定性。通信性能测定实验主要在水静止、水流动、水中存在障碍物以及较大水域四种水环境中进行。实验数据分析得出水的流动及小型障碍物对通信性能几乎没有影响,这些实验结论为后续编队实验设计奠定了基础。第二,针对编队控制实验中的机器鱼通信距离不远的问题,为进一步提高通信距离,本文研究了电极板间距及通信功率等物理条件对通信距离的影响,并进行了理论分析与实验验证。接着根据实验所得结论对机器鱼上的电极板间距及通信功率进行了优化改进。最后,对机器鱼实验环境中的偏航角进行了校正,以保证机器鱼具有较为精确的位置及速度状态。第三,基于分布式控制协议的理论实现了多机器人编队的数值仿真。建立了机器鱼游动角速度与尾鳍摆动频率的关系,根据实验要求对控制律进行适当改进,设计并最终实现了多机器鱼水下自主编队控制实验。机器鱼编队实验结果和仿真曲线相吻合。