由于水下机器人在海洋工程、海底资源勘探以及海洋环境监测等领域的应用愈发广泛,使得稳定可靠运行的水下机器人的市场需求以及市场规模也愈发巨大,这也使得水下机器人的设计研究越发迫切。然而,海洋环境复杂多变以及水下机器人系统自身存在强非线性,自由度间运动耦合等问题,研究关键点在于设计出能够在海洋中稳定工作的水下机器人控制系统。本文以六自由度水下机器人系统作为研究对象,研究了水下机器人的运动学及动力学运动模型,根据其应用场景的不同得到了不同的多自由度线性化水下机器人模型。为研究工作需要,根据水下机器人的工作需求以及控制要求,设计了水下机器人的软硬件系统:给出了硬件系统的关键操作部件包括控制器、传感器及执行器部件的选型;根据硬件配置及功能需求,设计了控制器的软件架构以及运行流程,给出了软件实现的关键技术。通过对水下机器人非线性模型在工作点处进行线性化,得到了六自由度水下机器人的线性模型,通过描述系统中的参数不确定性建立了不确定性模型并以此设计了六自由度鲁棒控制器。通过仿真实验对比了与PID控制器的控制效果。仿真结果表明本文设计的六自由度鲁棒控制器具有更好的信号跟踪与干扰抑制能力,相比PID控制具有更好的控制效果。仿真实验进一步验证了鲁棒控制器能够在系统参数发生摄动的情况下依旧保证系统的控制性能,证明了该控制方法具有良好的鲁棒控制性能,也验证了六自由度鲁棒控制器的在水下机器人控制中应用的可行性。