有缆水下机器人(ROV)具有安全、高效、作业深度大且能长时间在水下工作等特点,已广泛应用于海洋资源开发、水下工程、海底调查、打捞作业等领域。本课题来源于中石油的水下检测维护机器人系统开发关键技术研究项目,设计的ROV主要是应用于海洋导管架平台检测,避免导管架在长期作业期间因未及时检测出结构损伤而导致的安全事故。通过对国内外现有水下机器人的分析,研制一款应用于海洋导管架平台检测的开架式水下机器人。首先,根据作业的目的、任务和工作方式,分别对ROV的形体选择、电子舱耐压壳方案以及推进器方案进行了研究、分析,并且引入多目标协同优化概念对ROV结构进行优化分析,确定了合理的ROV结构方案,对设计中的关键部位进行详细机械设计,并用有限元分析软件对框架、耐压壳等零件的强度和稳定性进行分析。其次,研究水下机器人系统常用的坐标系(固定坐标系和运动坐标系)及二者之间的转换关系,建立了ROV运动学和动力学模型,并且运用运动仿真对模型的正确性进行验证。然后,根据所设计的ROV,运用Fluent软件对其进行水阻力仿真,得出ROV在不同航速下的阻力,并且对螺旋桨进行特性分析,进而对比螺旋桨不同参数对推力和阻力匹配的影响,同时考虑螺旋桨功率与电机功率匹配,完成ROV的稳态匹配。在此基础上加入动态分析得到最终的动力匹配,并证明其具有较好的运动稳定性。最后,调研常用的导管架结构以及常规的应用于导管架的检测方法,对其归类总结,进而分析应用于导管架检测的ROV应实现哪些运动,利用运动仿真证明所设计的ROV在导管架检测的可用性。