随着水下机器人技术的发展和计算机技术控制理论技术的成熟,无缆水下机器人以其灵活轻便、自主化程度高等特点在海洋勘探、民用养殖和军事侦察等诸多领域扮演者重要的角色。水下机器人控制技术在各种作业型机器人具体工作场景中都有具体应用,对提高无缆水下机器人各项运动性能具有重大意义。本文以无缆水下机器人为研究对象,根据水下机器人运动学、动力学等学科基础,PID控制策略、滑模变结构控制策略相关理论知识,对无缆水下机器人运动控制做出相关研究,工作如下:首先,本文以小型无缆水下机器人为研究对象,根据机器人结构特点、硬件分布分析机器人工作时的受力情况,建立水下机器人动力学模型;再根据机器人水下运动规律、坐标转换构建其空间运动模型。其次,根据水下机器人结构参数及运动特性导出不同控制方式下的传递函数,分别搭建串级PID控制和滑模变结构控制两种控制策略的仿真摸模型,并对水下机器人的水平运动控制、定深控制及艏向控制进行仿真对比,证明滑模变结构控制策略对比串级PID在性能上的优越性。考虑水下情况的复杂性,结合扰动环境下的仿真模型,观察滑模变结构控制策略下无缆水下机器人推进器出力、水动力出力和综合出力的情况,进一步证明滑模变结构控制策略的优势。最后,本文详细介绍了水下机器人各运动模块的硬件组成、执行机理,对其硬件控制系统做出相应设计。重点对核心硬件传感器功能应用做出详尽的阐述,并描述了软件上通讯技术的实现与应用,对机器人与传感器进行互联测试,对硬件部分也做出相应调试,验证了控制系统的可行性。