带缆遥控水下机器人具有长续航、作业能力强等特点,因此成为目前海洋工程应用方面最广泛的一类水下潜行器。可用于安全搜救、水下桥梁与管道检查、船体与钻井平台检修、水下娱乐、科研教学、水下考古等行业。为实现水下机器人具有良好运动性能,必须获取其水动力系数并进行运动控制研究,评估机器人的水动力性能,为后续研发设计提供理论性指导。本文针对水下检测任务研发出一种水下探伤机器人,求解出一阶水动力系数并对其进行运动控制预报。具体工作内容如下:首先,根据水下作业任务,基于模块化设计理念,确定了水下探伤机器人的系统组成,完成了关键设备选型、各组成部件材料选取以及各安装固定方式的确定;依托三维建模软件Solid Works设计完成了各组成部件三维图、结构强度分析以及整体虚拟样机的装配工作,同时对装配体重心和浮心进行计算与调整。其次,建立了水下机器人大地坐标系和随体坐标系,并给出了坐标转换方程,基于刚体“准定常运动”前提假设,结合该机器人自身结构特点,对水下机器人的刚体运动与自身所受水动力分别进行了详细阐述;根据常见水下机器人的空间运动方程,建立了适合本文研究对象水下探伤机器人四自由度运动仿真数学模型与运动控制模型。然后,基于FINE/Marine软件平台,数值仿真模拟求解出机器人水动力及水动力力矩,根据已建立的水下机器人动力学模型,借助MATLAB软件编程反解出线性水动力系数。讨论不同时间周期对水动力系数计算结果的影响,并为开架式复杂构型水下机器人水动力系数获取提供一种有效的计算方法。最后,本文将MATLAB软件辨识出的水动力系数,代入到已经建立的水下探伤机器人仿真数学模型,使用MATLAB软件编程求解简化后的动力学方程;通过赋予不同螺旋桨转速,给出机器人三个主轴方向的运动、水平面运动能力以及回转运动的仿真曲线;利用simulink控制仿真平台,采用传统PID控制技术,得出定深位移曲线与艏向角位移曲线。为水下复杂构型水下机器人操纵性仿真预报奠定了可靠的基础,并为后续的控制系统设计提供一定依据。