海洋总面积为36000万平方千米,占地球总面积的70.8%。在这地球三分之二以上的区域中资源的储存量也是巨大的,如何更好的对海洋环境进行勘测、对海洋资源进行合理的开采,是时代发展的需求。还可以为我国开展更加长远的海洋科学研究和应用,起到很好的技术支撑和保障作用,使我国在利用高技术装备处理海洋权益、资源、环境等国际活动中掌握主动权。本课题针对目前海洋环境观测问题研制了一种具有实时性、连续性、以及可移动性的一种能够满足海洋环境立体观测水面无人艇(USV),本文在此基础上又对AUV回收装置结构进行设计研究。论文的主要研究内容如下:首先,本文给出了无人艇(USV)的总体设计方案,运用Solidworks对无人艇进行三维建模,利用多目标优化软件ISIGHT建立USV的主载体形状优化平台,并对无人艇在不同航速和波高下对应的阻力和功率进行计算,来判断是否满足设计的需求。然后,基于现有AUV的回收技术,根据本课题的需求设计了自主回收AUV的装置结构。对回收的作业过程进行详细的论述。对回收模块中机械臂的自由度、关节类型、驱动方式、材料进行了分析选择以及对机械臂的连杆进行了优化设计。最后,为控制工程应用中机械臂的运动,又对机械臂的运动学和逆运动学进行了建模分析。同时对回收模块中的小型潜水器与AUV对接过程进行研究,首先对AUV水下运动受力情况进行了分析和简化,然后对碰撞力进行建模,最后使用动力学软件对水下对接过程进行仿真研究,分析了最大碰撞力的产生原因,对小型潜水器携带的导向罩进行结构的优化设计,为AUV的成功对接和回收提供了基础保障。