随着人类对能源需求的加大,以及陆地能源的不可再生的特点,拓展能源空间已经迫在眉睫。海洋中具有丰富的资源,但水下环境复杂,对潜水人员的要求极高,依靠水下机器人进行作业显得尤为重要。尤其在海洋考古、科学考察、海洋污染物监测、海底地形测绘、渔业养殖、海洋牧场、海上救援、沉船打捞、大坝电站的检查等方面应用广泛。因此,本文设计一台开架式水下机器人,适用于水下作业。首先,设计一台开架式水下机器人,它的采集系统上搭载着深度传感器和姿态传感器,推进系统由6个推进器组成,通信采用电力载波通信,作业系统搭载机械手,采用上位机可视化界面作为监控系统,实现载波通信、图像采集、水下抓取等功能。水下机器人设计过程包括机械结构设计、硬件设计、软件设计、实验分析。机械结构设计包括载体框架、电子密封舱、机械手设计等。其中载体框架、电子密封舱在水下承受着很大的压力设计完成后利用仿真软件进行结构强度校验,可作为水下材料的选取依据,利用有限元分析软件Solid Works Simulation对其进行了强度校验验证,耐压值16.20Mpa,选用HDPE强度达到水下设计要求。其次,对水下机器人进行硬件电路设计,使用AD17进行最小电路的设计,外围电路设计,深度、姿态传感器电路的设计,电源电路及PCB板制作安装调试,并安装在电子密封舱内。软件设计,用来对水下机器人控制程序的设计,使用QT软件编写上位机监控系统,主要包含通信控制、状态监测及运动控制;PID控制算法,对水下机器人的姿态控制及定深控制。最后,使用水下机器人样机进行实验,包括进退、浮潜和悬浮等基本功能测试,图像采集和利用机械手进行抓取。在实验中,经过调试,水下机器人可以实现载波通信,从下位机可以接收到图像信息,上位机能够准确控制水下机器人进行水下运动。通过上位机控制水下机器人完成抓取,定航控制,验证了本文开架式水下机器人的可行性和稳定性,该机器人可用于水下取样、图像采集、堤坝裂缝检测等方面。