目前,水产养殖、潮汐电站检查、湖泊大坝检查等领域多用小型水下机器人代替人工作业,因此,小型水下机器人具有很大的市场应用需求。本文结合现有技术研究,围绕减小航行阻力、提高机动性和稳定性展开研究,设计一款主要用于浅水观察的小型有缆遥控式水下机器人（简称小型ROV）。本文结合国内外经典水下机器人的应用背景和结构特点,对小型ROV的总体方案进行设计。通过对比两种常见小型ROV外形方案,并利用Fluent进行水动力分析,对长方扁平流线形外形进行优化设计,得到更为合理的小型ROV外形设计方案,并对小型ROV的耐压舱和推进器等主要部分进行设计。实用有效的系统模型尤为重要,是研究水下机器人运动控制的基础。为了获取小型ROV运动控制研究所需的数学模型,本文建立了空间运动坐标系,对小型ROV在水中的运动进行受力分析,并结合小型ROV的结构特点,对运动模型进行适当简化,推导出小型ROV艏向和深度控制模型。本文针对小型ROV体积小、质量轻,导致抗干扰能力差的问题进行研究。对小型ROV艏向和深度分别以传统PID、串级PID和PID+模糊PID三种方法进行控制闭环设计,以提高其抵御外界干扰的能力,为水下拍摄任务的顺利完成提供保障,并基于MATLAB/Simulink进行仿真实验,通过对比分析,本文选用串级PID方法来实现小型ROV的艏向和深度控制。最后,搭建实验样机,完成小型ROV硬件和软件系统的设计,并且基于实验样机对小型ROV的续航能力、手动功能、自动功能进行测试。实验表明本文所设计的小型ROV具有较好的机动性,且航行稳定。