随着海洋开发进程的加快,水下机器人的应用范围逐渐扩大,其在海洋环境中的作业能力也引起了国内外许多科研机构的重视。作业型水下机器人是一种通过搭载机械手来执行作业任务的水下机器人,在资源勘探、水下工程等方面有良好的应用前景。然而,作业型水下机器人在执行作业任务时,机械手的展开会引起载体动力学性能变化,使机器人在水中的受力情况发生改变。这种变化将影响水下机器人姿态和运动控制精度,直接影响其作业稳定性及成功率。因此,研究作业型水下机器人机械手展开对载体动力学性能的影响,以及作业型水下机器人的运动控制技术,对于提高其作业能力具有重要的研究意义和实用价值。为能够通过载体进行水池实验来验证作业型水下机器人运动控制方法的有效性,本文研制“UVIC-I”(Underwater Vehicle Intelligent Control)号自治式水下机器人实验平台。在平台研制过程中,本文主要设计机器人的总体结构、耐压舱体及主体支架等,并为确保零部件强度可靠,利用Ansys Workbench进行强度分析;为使水下机器人实时获取相关状态信息,选取载体上需要搭载的相关位姿传感器;为使水下机器人实现纵向、横向、升沉、横倾、纵倾、转艏等六自由度的基本运动,选取载体所用推进器并确定其布置方式;根据对“UVIC-I”号水下机器人的运动控制要求,设计其软、硬件控制系统。为分析水下机器人的运动规律并为后续仿真研究提供支持,本文研究六自由度水下机器人的运动学与受力情况,建立“UVIC-I”号水下机器人的动力学模型。为确定“UVIC-I”号水下机器人机械手展开前艏向及垂向的动力学模型中各参数值,本文通过水池实验对模型中的参数进行辨识。为后续验证本文方法逼近模型改变量的效果提供支持,本文在其中一种展手状态下对载体动力学模型参数进行辨识。为验证辨识得出的载体动力学模型的性能,本文利用“UVIC-I”号水下机器人实验平台进行艏向及垂向动力学模型水池实验。针对作业型水下机器人系统强耦合、非线性、参数时变的特点,本文分析滑模控制原理和滑模控制器的设计条件,通过利用饱和函数代替符号函数减小系统抖振,并采用RBF网络逼近由机械手展开造成的动力学模型改变量,设计一种RBF(Radial Basis Function)网络自适应滑模控制器。为验证该控制器的可行性,本文通过Matlab/Simulink进行机械手展开前后的载体艏向和垂向运动控制仿真实验,并与常规滑模控制器的仿真结果对比。为验证RBF网络自适应滑模控制器对作业型水下机器人的运动控制效果,本文利用“UVIC-I”号水下机器人实验平台进行多种水池运动控制实验,并与常规滑模控制器的实验结果进行对比。为验证控制器对载体单自由度运动的控制效果,本文利用“UVIC-I”号水下机器人实验平台分别进行艏向和垂向运动控制水池实验。为验证控制器对联合运动的控制效果,本文进行载体艏向及垂向联合运动控制水池实验,并与单自由度运动时的控制效果进行对比。为验证控制器抵抗外界干扰的能力,本文进行模拟海流干扰下的载体艏向及垂向联合运动控制水池实验,并与无干扰时的控制效果进行对比。