船舶是海上交通运输的主要工具,长时间运行后船体表面会附着难以清除的贝类、污渍和锈斑等,会增加船舶的燃油消耗,严重时还会影响船舶的使用寿命。而目前对船体表面的清刷作业仍然以人工为主,这就存在着效率低下、工作人员劳动强度大等问题。用机器人来替代人的操作,实现水下清刷作业的自动化,将会大大节约劳动力,提高修船效率。所以如何研制一款适合船体水下除污的机器人,是目前急需解决的问题。基于此,本文对涉及到的机器人关键技术部分进行了探究。针对水下船体除污机器人载体模块的具体要求,本文结合实际应用情况进行研究和设计。根据水下船体除污机器人总体设计的要求和设计的基本原则,结合其使用环境、技术指标的要求,科学合理地对机器人的吸附方式、行走方式、驱动方式、清洗方式进行了选择,最终确定载体模块采用永磁吸附、车轮式行走、电机驱动、空化射流水清洗。在确定了主要结构的基础上,完成了爬壁机器人的两种载体模块的设计。在机器人载体模块设计完成的基础上,对水下船体除污机器人整体结构进行研究和设计。在载体模块的基础上搭载空化射流设备,设计出一种四轮式空化射流机器人,该机器人清洗模块采用的是一种新型清刷技术:空化水射流清刷技术,对其安装在机器人本体上的结构进行了详细设计,而且对船上的高压水站以及高压输水管的配套选择进行了讨论,该清洗方式可以显著地提高除污效率。针对水下船体除污机器人控制系统设计问题,本文依据水下船体除污机器人控制系统要求和设计的基本原则,完成了机器人控制系统的整体控制方案和控制策略,对机器人上位机和下位机硬件系统进行了深入地研究,确定了主要硬件系统尤其是下位机主控芯片的选择方案。