随着对海洋研究与探索活动的日益增多,水下机器人技术领域也日益受到国内外研究人员的重视。但是水下机器人所能搭载的设备有限,尤其是微小型水下机器人,这显然无法满足水下机器人功能多样化的要求。因此,基于模块化技术进行水下机器人体系结构研究,通过模块化水下机器人的重构实现功能多样化是水下机器人技术领域的重要问题之一。本文基于模块化技术研究水下机器人体系结构,在水下机器人的结构功能模块化设计方面进行了相关研究工作,并基于模块化水下机器人进行了基本运动控制及故障诊断方面的研究。本文主要进行了以下几个方面的工作:1、基于模块化技术原理,研制了模块化水下机人本体基本功能模块,并基于使用功能对水下机器人的硬件系统平台进行了模块划分,实现了硬件模块与本体模块的统一,形成了控制模块舱体、驱动模块舱体及执行模块舱体三大基本功能模块,同时解决了模块间接口标准化的问题,实现了模块化水下机器人可重构性的结构特点。2、提出了一种“二级密封”的密封方法,实现了模块化水下机器人对每个模块单元部分密封及组装后整体密封的要求,确保了水下机器人能够安全的工作;同时完成了推进器保持架、罗盘屏蔽盒、连接体等一些零部件的研制工作。3、研制了模块化水下机器人硬件系统平台,确定了总体控制系统方案,并完成了控制软件的开发,实现了对该模块化水下机器人的基本运动控制以及运行状态的监测。4、基于Elman神经网络对水下机器人运动状态进行了建模,并基于执行器系统的工作原理和特点,建立了执行器系统模型,设计了水下机器人执行器系统的故障模拟方法,并对执行器系统几种典型故障进行了监测与诊断,总结出了相应的诊断规则。本文基于模块化技术对水下机器人体系结构的研究方法进行了探讨,研制了模块化水下机器人试验样机—“海梭号”,实现了系统集成。水池试验结果表明了“海梭号”作为研究用模块化实验载体的有效性和可行性。