不管是海底矿物质资源还是海洋其他能源的开发和利用,都会涉及到海底设备状态的维护和监测,在这种情况下,水下机器人便应运而生,扮演了不可或缺的角色。水下机器人(Remote Operated Vehicle,ROV)的研制和开发对于我国国防和海洋资源的开发利用都具有非常重要的战略意义。本文以水下自主巡线机器人为研究对象,进行了系统的分析、水面监控软件的编制与调试、水下机器人模型的建立、基于Dubins曲线的路径规划算法以及PID巡线算法。并最终实现了水下机器人自主巡线仿真软件,经测试,该软件的路径跟踪效果十分明显。在水面监控软件部分,首先介绍了目前市面上主流的水面监控软件的常见方式,进而引出了本系统所使用的创新方法。接着详细介绍了水下机器人系统软件结构,这一部分主要包括系统上位机软件和系统下位机软件。在最后,介绍了目前主流的水面监控软件图形系统,分别讨论了两种图形的优缺点,进而引入了本系统中所采用的SVG图形,并分析了采用SVG图形的优点,接着介绍了项目编译和运行软件,讨论了使用cmake加Qt架构开发项目的优点。在水下机器人自主巡线部分,首先分析了简化的水下机器人运动模型,并描述了水下机器人的推力与其运动状态之间的关系,接着分析了水下机器人的位置坐标的相互转换。分析完机器人的运动模型后,介绍了水下机器人自主巡线系统常用的算法,本系统采用的是基于PID的控制算法,接着介绍了二维平面的路径跟踪试验,二维平面的路径跟踪首先需要进行路径规划,这里采用了Dubins曲线作为规划路径,接着讲述了应用于本系统的PID算法,主要讲述了角速度控制器以及前行速度控制器,最后展示了本系统的仿真软件效果,基本达到了本系统提出的设计要求和实际控制效果。