水下作业机器人是能够在水下运动并且具有一定感知能力,采用遥控或自主操纵方法来控制,利用机械手或其他设备代替或辅助人去完成水下作业任务的装置。水下作业机器人在军事和民用上都有着重要的应用,目前成为机器人领域的研究热点。近年来,我国的水资源受到污染,造成了巨大的经济损失。如无锡太湖的蓝藻事件,让无锡市80%居民的饮用水源遭到污染,城市供水陷于瘫痪,严重影响了市民的生活。如果能对水源定时检测,那么就能尽早采取措施,从而避免污染的发生。然而以往是通过人工来进行水质取样,存在安全隐患和取样准确性较差的问题,为了解决这些问题,设计了水质取样的水下作业机器人,该水下作业机器人能够替代人去一些危险的地方进行水质取样。主要的研究内容和成果如下：首先,在分析了国内外水下作业机器人的研究现状基础上,确定了水下作业机器人的电子系统结构,电子系统结构包括监控操作级、控制级、感知执行级、装置级。该结构具有层次化、模块化、局部智能化的特点。接着,利用C8051F340微处理器和工控机设计了遥操作员控制箱,遥操作员控制箱对水下作业机器人进行控制和显示传感器数据和视频图像；利用C8051F120微处理器设计了传感控制模块,对水下作业机器人进行运动控制和对温湿度传感器、下潜深度传感器进行数据的采集；利用Banana Pi嵌入式模块对GPS模块、GY-85模块进行信号的采集,来对水下作业机器人的运动位置与姿态的监测。然后,针对水下作业机器人200米的工作环境,通过ANSYS WORKBENCH软件对水下作业机器人的电子设备舱和头部观察窗进行了应力分析和屈曲分析,仿真结果表明设计的电子设备舱和头部观察窗满足要求。针对水下成像环境的特点,分析了水下摄像头与水下照明灯的选择与相互之间的布置,并设计了水下照明灯。针对目前水下推进器的价格昂贵,通过FLUENT软件对下作业机器人的水平运动阻力做了数值计算,利用这些数据选定了电机的类型,并采用O型圈与油封相结合的方式对电机进行了动密封结构设计,设计了成本较低的水下推进器。针对传统的水质取样器在取水的时候会破坏流场和在水中排气困难的问题,采用上下电磁阀联动的方式设计了优化的水质取样器。最后,采用VC++编写了水下作业机器人的监控界面,具有视频显示的功能、运动控制功能、地图显示功能、传感器数据显示功能。并针对水下作业机器人运动的非线性,采用模糊控制来实现水下作业机器人的自动定深功能。通过实验验证了设计的水下作业机器人具有良好的运动控制功能、水下探查功能并满足了定深水质取样的要求。