水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV）是一种工作于水下的作业机器人。由于水下作业环境恶劣且危险,人的作业深度又十分有限,因此,在海底矿产资源开采、海洋牧场建设中经常需要使用AUV开展各种水下作业,AUV水下作业具有作业时间长、强度大、灵活性要求高等特点。然而,由于AUV体积过小,自身无法携带能量补给装置和数据采集系统,需要隔一段时间将AUV回收到母船上或者岸上进行能量补充或数据采集。国内外科研机构开发出了结构形式不同、形状各异的AUV布放回收系统。目前AUV布放回收系统主要存在以下几个方面问题:（1）需要母船或者母艇的干预,没有将AUV与布放回收系统结合在一起;（2）需要人为参与,自动化程度低;（3）水下、水上布放回收成本太高;（4）已有布放回收系统不能完成集群AUV的布放及回收。本文针对以上四个问题,设计一种新的AUV布放回收系统,解决了AUV布放回收成本高、自动化程度低的问题。此外,结合无人船自动化高的优点,以无人船为载体,实现无人船与布放回收系统的结合,减少了人为干预,提高了自动化程度。在机械结构设计方面,本文利用SolidWorks软件完成了布放回收系统的三维结构设计、机械结构的强度校核与优化、机械部件的应力和形变量分析。根据布放回收系统的实现功能,完成了对AUV布放回收系统所需的控制系统PLC、绞车、电机、减速机的选型、设计及计算。利用Fluent软件对AUV水动力特性进行分析,得到了静水和有测流情况下的AUV受力情况,获得了AUV的水阻力系数和水阻力变化规律。在进行AUV回收作业时,将AUV简化为经典的球摆模型,利用Matlab/Simulink软件搭建动力学模型,探究船舶运动和绳长对吊重摆角变化的影响规律。根据AUV布放回收控制系统、张紧结构的控制逻辑,完成PLC程序编写、调试,并通过实验验证控制逻辑的可行性。