水下机器人广泛应用于海洋资源开采、海生物勘探和海底工程应用等项目,对人类无法涉及或长期驻留的海底,水下机器人发挥着重要作用。海洋具有丰厚的生物和矿产资源,研发一款海生物捕捞机器人具有重要意义和实用价值。其中针对水下机器人的结构设计、运动学建模及参数辨识、水下海生物图像处理和控制系统设计是研发设计的重点。本文首先根据项目要求和作业任务对海参捕捞机器人进行结构设计。根据机器人需要完成的功能和作业环境,分析并设计外壳结构主要用于承载机器人硬件结构和储存已捕捞的海参,使用ANSYS软件对外壳体结构进行强度校核;设计能够满足抓取、传递和储存海参的抓取机械手装置和海参筐组件,研究机械手驱动方式和工作过程;根据机器人的作业任务,对推进器进行选型和分配方案设计;对水下密封舱进行设计,使用ANSYS软件和理论分析对密封舱的性能进行校核,同时详细地介绍了密封方式和机器人浮力材料选型。其次建立海参捕捞机器人运动学和动力学模型,根据实际情况对数学模型完成合理的解耦简化分析,并对海参捕捞机器人三维模型实施合理的简化,采用CFD计算流体动力学法对海参捕捞机器人进行流体力学仿真分析,并对仿真数据使用MATLAB软件完成曲线拟合,实现数学模型参数辨识,最终得到海参捕捞机器人完整运动学模型。采用基于OpenCV的对比度受限的自适应直方图均衡化等方法对采集的水下海参图像进行图像处理工作,通过图像质量评价指标对图像处理结果进行客观评价,确定方案可行性和有效性。最后建立海参捕捞机器人控制系统体系,对控制系统硬件设备进行设计和选型,并对其硬件性能进行分析,确定控制系统通讯方式,分别研究抓取机械手和螺旋桨推进器控制算法,最终完成控制系统设计。