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随着水下机器人智能和功能的提升及应用范围的扩展,其软硬件系统愈发复杂化,传统的开发方式效率低下,无法应对复杂系统开发、维护和升级扩展的需求。在传统的水下机器人软件系统开发模式下,各软件组件独立性差,耦合过强,增大了系统整体组合及调试的困难;加之缺乏统一标准,软件通用性差,难以重用,增加了开发的工作量,严重阻碍了水下机器人系统的开发进度,也远远不能满足水下机器人产业化进程中对软件系统的要求。针对水下机器人软件系统开发中面临的上述问题,本文通过引入模块化的设计思想,构建了一款模块化分布式水下机器人软件系统“MASS”(Modular Architecture forSoftware System)。MASS系统以模块化、标准化的方式构建,配置灵活,代码可重用,开发过程简便快捷。用户可利用现有的组件按照MASS的接口开发自定义的软件模块,灵活地搭建水下机器人的控制系统。本论文通过分析系统的拓扑结构、通信方式、信息传递机制、管理方式、用户接口等重要机制及其实现流程和核心代码,详细阐述了模块化软件系统在结构和功能上的特点,介绍了系统在VxWorks6.7嵌入式系统环境下的开发过程,并对用户在此模块化系统下的开发流程有着详细的指导和说明。针对水下机器人任务流程的建模与管理工作缺乏使用简单、功能可靠的理论模型和实现方式的问题,通过分析传统Petri网及工作流模型的优缺点,本论文在较大幅度改进工作流模型的基础上提出了适用于水下机器人任务描述的全新的模型——任务工作流。针对任务工作流模型,定义了完善的图形化建模手段,标准的文本化的描述语言,并在MASS系统框架下建立了一套担负着运行时任务管理工作的核心应用程序,能够实现任务的描述与建模,自动运行与管理,以及任务流程的动态更改。为验证模块化软件系统及任务管理系统,在嵌入式环境下搭建了一套使用MASS系统及其任务系统的陆地机器人半实物仿真平台,并通过化学羽状物追踪实验,验证了MASS及其任务系统的可靠性和易用性。实践表明,模块化软件系统能极大提升水下机器人控制软件系统的开发效率,专用的任务流程建模与管理系统能让复杂任务流程的快速建模变得简单可靠。