随着人类对水下资源的勘探、开发和利用,水下机器人作为关键装备,逐渐得到广泛地应用。传统的水下机器人,具有外设丰富、功能强大的优点,但是也存在成本高昂、笨重、携带和使用不方便等缺点。本课题提出一种全新的思路,实现一种低成本、小体积、重量轻、易携带和布放、使用方便的观察级水下机器人。本课题主要的工作如下:(1)本课题对水下机器人在国内外现状和发展趋势进行分析,对观察级水下机器人的技术趋势和商业前景进行研判和预测。本课题研究内容,对于水下机器人的市场调研和技术探索,具有参考意义。(2)本课题实现一个观察级水下机器人的完整设计,对于能源系统、通信系统、控制系统、传感器系统、动力系统、视频系统等子系统,均进行分析和测试,验证了其可行性、可靠性。(3)本课题对于水下机器人设计的关键技术,如高压直流输电技术、宽带电力线载波技术、分布式控制系统、电池管理系统、推进器系统,进行仔细分析、提出完整的设计思路,并对其具体技术实现进行描述。本课题也通过对样机的设计、试制、测试等过程,对关键技术进行完整验证,以确保满足水下机器人的功能需求。(4)本课题选用传感器为MEMS传感器,体积小、重量轻、成本低廉,满足多数低成本的水下机器人功能需求,经实际验证稳定可靠,可作为水下机器人的标准配置。(5)对于通信部分,本课题选用CAN总线和以太网总线,制定各自通讯协议并实现通信协议之间的互相转换。本课题中,CAN总线的功能和性能得到充分验证能,可作为水下机器人本体的标准总线。(6)对于水下机器人的性能,提出比较完整的测试方案,验证各个功能模块的性能,尤其是关键的通讯性能、推进器性能等。水下机器人的设计,其功能模块多、技术复杂度高。在本课题中,水下机器人设计尽可能使用稳定可靠的技术方案和功能模块,以提高整体设计的鲁棒性和稳定性。经过总体方案、硬件设计、软件设计、样机组装调试后,水下机器人的运动和姿态控制、宽带通信、视频编解码和显示、电源管理、远程遥控和监控等功能均验证通过。经过多方面测试,水下机器人的运动性能、姿态和航向控制能力、通讯数据带宽、视频分辨率、传感器数据精度等重要指标均符合设计要求。其测试结果,验证了观察级水下机器人的可行性和实用性,达到了研究目的。