石油资源越来越短缺,为了提高其开采率,水平井技术和分层注采技术得到了广泛应用。但这会带来井下作业任务多、操作复杂等问题,采用常规作业方式已很难满足精细化作业的要求。目前许多学者和公司提出了自动化的完井系统和自动化作业工具,但这些工具在作业功能上还比较单一,难以满足多任务作业要求。因此,研究井下多任务作业的完井机器人对提高采油率具有重要的意义。本文研制的完井机器人具有井下运动、位置固定、位置检测和井下操作等功能。整个机器人系统分为地面和井下两个控制部分,并采用“单个上位机,多个分布式下位机”的结构,且各部分功能模块均采用模块化设计,可根据作业需求快速集成其他功能模块。另外,为了实现地面工作人员快速有效地监控完井机器人的状态,地面与井下控制系统采用电力线载波通信的方式进行数据交换。具体的研究内容和主要工作概括如下:首先,分析了完井机器人的工作环境、井下作业功能和控制与通信系统的要求,从而确定了完井机器人及其控制与通信系统的功能实现方法。最后,提出了完井机器人分布式控制与通信系统总体方案。其次,根据完井机器人多任务作业的特点,开发了分布式控制系统的软硬件。提出了高压传输、降压稳压工作的电源分配方案,并优化设计了DC/DC模块;分别设计了集控制、驱动、检测于一体的机器人运动、固定、抓取和操作控制模块;开发了地面和井下控制系统软件,并通过控制与检测测试。然后,对完井机器人的通信系统开展研究。分析了油井单芯电缆的载波通信原理、信道特性和传输理论,并提出了油井通信模块抗干扰的方法。最后,建立了满足完井机器人分布协调控制的异构通信模型,并根据单芯电缆传输理论对其进行阻抗匹配研究。最后,对完井机器人分布式控制与通信系统开展实验研究,主要包括通信距离测试实验、异构通信功能和速度测试实验、阻抗匹配对比实验和综合功能实验。验证了完井机器人分布式控制通信系统的可靠性与可行性。