水下机器人作为一种先进的探索工具,已经被广泛应用于海洋探索、海产品捕捞、检测维修等领域。随着人们对海产品需求日益增大,传统人工捕捞效率较低,成本高等问题逐渐突显,而现有的水下捕捞机器人存在着智能化程度低,操作复杂,易损坏捕捞产品,抗强流能力弱,稳定性差等问题。针对生产实践中存在的实际问题,本文提出了一种具有高效捕捞能力、抗流能力强且便于操作的海产品捕捞机器人设计方案,研发样机并在真实海域完成性能测试。通过参考ITTC及SNAME公布资料,建立固定坐标系及机器人相关坐标系,利用M.Gertler方程建立运动学方程,并针对本文所研发机器人在航行时所受相关作用力进行实际分析,建立动力学约束方程,简化水动力模型求解相关系数,对推进系统进行相关数学建模并解算空间6推进器的推力分配。设计了海产品水下捕捞机器人整体机械结构、仿生软体机械抓手装置。“区域收割式”抓手装置具有特定目标选择性,能够实现优质捕捞且操作简单;搜集仓的设计可解决已捕获海参吐肠逃逸的问题,机器人整体机械结构与推进器空间布局合理,能够极大地减小机器人所受水阻力,具备全向移动的动力性能。为提升机器人硬件控制系统的整体模块化布局,设计“堆栈分离式”嵌入式控制系统,该系统包含核心控制板、电调驱动板、电源板、电力载波板、云台摄像机,完成对相关功能传感器的驱动及数据采集。该控制系统通过电力传输系统与水面控制台进行相关通讯,上位机可实现对相关数据的实时监控与交互。在自主航行控制系统中,通过对传统定向、定深回路算法以及控制策略进行分析,结合应用IMU、深度计、多普勒计程仪等功能传感器,设计了本水下机器人定向、定深串级PID控制回路算法,并在定点算法中提出了根据偏移程度,可将航向偏移校正引导算法具体分为一级偏移和二级偏移,所提改进方法在实际海试中具备更高定点精度;采用了电源及设备故障保护策略,提高了机器人作业安全性。针对当前机器人定位导航技术存在高成本、系统复杂、定位精度低等问题,提出将已在陆地无人车得到应用的双目ORB-SLAM2算法,应用在水下机器人的定位导航功能中。首先分析立体视觉相机模型,通过张正友标定法提升相机成像精度,其次通过引入ORB-SLAM2算法建立机器人定位导航策略,通过多种功能化仿真实验分析,该算法在水下环境具有显著的定位导航效果。本论文研发的海产品水下捕捞机器人已成功研制样机,所设计捕捞装置、自主算法、保护策略均在大量海域中完成性能测试,取得较好应用效果,将在未来海产品捕捞产业中发挥作用。