近年来,水下机器人在军事及民事领域获得了极其广泛的应用,但由于水下机器人设备昂贵、作业环境特殊,为降低经济成本,需要对使用人员进行专门的操作培训。此外,新型水下机器人研究过程中,还需要对机器人的各项性能进行评估测试,针对这一系列问题,本文基于Unity3D开发引擎研制了一种由地面控制终端、机器人本体和三维仿真系统三部分组成的水下机器人交互式仿真系统。首先基于实验室研制的水下机器人建立动力学模型,根据ROV实际运行时的工作要求,对参数进行简化,并对ROV动力学方程进行线性化处理,提出了一种基于线性二次型控制器的水下机器人姿态优化控制方法。设计基于线性二次型算法的水下机器人运动控制器,对ROV进行动力定位稳定性控制仿真。通过对比LQR控制器和PID控制器的仿真结果,得出二次型算法有较强抗干扰能力,鲁棒性较好。基于Unity3D搭建了交互式仿真平台系统,进行功能模块开发。系统中完成了ROV仿真系统中的水动力参数赋值、碰撞检测技术应用、场景视角切换设计、特效仿真以及机器人水下运动作业可视化设计,同时对交互设备进行配置,实现指令事件的响应,完善针对水下机器人的交互式仿真平台系统的搭建。利用仿真平台中的三维仿真系统的指令输入功能对水下机器人的算法和性能进行测试,在搭建的三维仿真系统中对基于LQR控制器的ROV进行运动仿真实验,验证了LQR控制算法对水下机器人运动控制的稳定性,可进一步应用于机器人控制系统的研发。进行泳池实验,将ROV本体与三维场景中机器人模型进行对比,验证在相同的环境变量参数下,水下机器人本体与仿真环境中虚拟模型在同一控制方法下运动的同步性,通过对水下机器人纵向运动、横移运动、升沉运动、回转运动过程中多个自由度运动数据提取并处理分析,检验机器人和三维仿真系统对控制指令响应的准确性,验证所搭建交互式仿真平台对于水下机器人运动仿真的可靠性。