有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,ROV)在广泛应用于海洋和其它水下领域的同时,面临着日益增长的自动化和智能化需求。本文针对目前许多超小型水下机器人的成本太高、操作不灵活等不足之处,提出一种设计方案并实现了能用于个人用户水下探索的娱乐型水下机器人通信与控制系统。首先,在研究国内外发展现状的基础上,分析系统需求,提出目标,制定总体结构的设计方案,包括水下机器人通信系统和控制系统。系统整体采用了水下线缆、水上无线的方式,系统核心部分为水下机器人本体、水面通信浮标、水上控制终端以及其交互软件。通信系统通过搭建一个局域网,将所有信号共用同一链路同时传输,减少系统成本和复杂度,控制系统通过姿态深度信息的反馈来动态调整机器人运动,提升控制效率与稳定性。其次,依照总体方案完成硬件平台的建立,并完成系统软件设计。硬件模块主要分为主控模块硬件设计、水面控制平台、无线通信模块、传感器模块、摄像头伺服系统、推进器模块以及电源模块。完成主控板及其外围电路、电源线性电路、接口电路以及惯性导航传感器电路的设计。软件设计包括主控板程序、通信系统程序、水面控制系统程序和传感器模块。基于TCP/IP网络协议,在水下机器人本体中创建服务器,使用Socket编程来完成水面控制平台程序设计,实现了水下机器人的人机交互控制的娱乐功能。然后,针对水下机器人的姿态和深度的控制,研究了水下机器人姿态和深度控制算法,在经典PID控制理论的基础上,对其进行改进,分别设计了自动控制器,其中姿态控制用来稳定俯仰和偏航姿态,深度控制用来达到并保持参考的深度值。本文设计了俯仰、偏航和深度三个控制器来提高机器人水下运动的效率和稳定性,并通过仿真实验验证。最后,进行了水下机器人系统的测试和实验。首先对部分独立硬件和软件单元进行测试,然后调试完整的系统平台,主要针对水下机器人的通信和控制系统,在实验过程中不断完善系统的网络连通性和运动控制的稳定性。最后进行遥控控制测试和水池实验,测试了水下机器人系统的运动情况和姿态深度控制的表现。