水下机器人的重心不仅是设计中需要考虑的主要技术参数,而且也是水下机器人在工作过程中需要控制的重要技术指标。针对传统的水下机器人重心测量方法精度低、计算繁琐等问题,本文研究水下机器人重心的测量方法,研制原理样机,进行相关的理论和实验研究。本文首先通过查阅国内外相关的文献资料,对物体重心测量技术的研究现状进行综述,重点分析国内外各家单位较具有代表性的重心测量装置,然后总结针对不同测量对象所用的重心测量方法,结合水下机器人的实际结构特点,研究并确定了采用基于力矩平衡原理的多点衡重法来测量水下机器人重心的总体方案。为了进行水下机器人重心测量的实验研究,本文研制了水下机器人重心测量试验平台。设计了水下机器人重心测量试验平台的机械本体结构;研制了试验平台的传感检测系统和下位机控制系统;为了满足数字化、智能化的设计要求,开发了上位机人机交互系统。本文以水下机器人重心测量试验平台为研究对象,进行了大量的实验研究工作。进行了称重传感器和数字接线盒的标定实验、试验平台机械结构参数的校准实验、重量测量精度验证实验和重心测量精度验证实验。通过对称重传感器和数字接线盒标定实验,确定了测量系统重量输入输出关系。通过对测量试验平台机械结构参数的校准,补偿了系统中由机械加工和装配精度引起的系统误差。最后通过重量和重心测量的验证实验,验证了系统满足设计要求并具有良好的测量精度。针对水下机器人静态姿态调节时配重及配浮力材料的位置和大小缺乏准确的指导,而使机器人增加不必要重量的问题,本文提出了利用重心测量试验平台结合三维建模软件的方法,来调节水下机器人的姿态。具体方法是通过重心测量试验平台测量出机器人的重力和重心,利用三维建模技术分析出机器人的浮力和浮心,在水下机器人坐标系下,根据重力和浮力的大小关系和重心浮心的位置关系,来确定机器人所需添加配重和浮力材料的位置和大小。为了验证本文所提出的方法具有可行性,本文搭建了实际的实验载体,进行了姿态调整验证实验。针对搭载了作业机械手的水下机器人,由于作业机械手展开作业导致水下机器人的重心和浮心实时发生变化,从而影响机械手工作的准确性和机器人系统的稳定性,因此,本文提出了一种利用重心测量试验平台测量水下机器人重心的方法,结合机器人的浮力和浮心,来计算出水下机器人的姿态,以便于进行机器人进行姿态调节。为了研究水下机器人重心测量试验平台实时测量动态重心的能力,本文搭建了重心可连续变化的实验载体,进行了实验研究,通过对测量结果的分析,给出测量平台可测量的动态重心的速度范围。为了准确评价水下机器人重心试验平台的测量精度,本文基于现代误差理论对水下机器人重心测量实验平台进行了不确定度分析。从测量系统误差源的角度来分析系统的不确定度来源,建立了重心测量试验平台数学模型,根据测量系统不确定度的传播规律,计算了测量系统的重量测量不确定度和重心测量的不确定度,结果验证了重心测量试验平台具有良好的测量精度。