引言：作为一种水下无人航行器的自主式水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle，AUV），在21世纪军用和海洋开发等领域拥有广泛的应用前景和发展趋势，已成为向深海领域发展研究的一个大热点，特别是自主式水下机器人核心技术之一的控制体系结构设计已成为其实现水下自主作业探索海洋的关键.目前来说，AUV的控制体系结构基本可分为四模块：反应式结构模块、分层递接结构模块、包容式结构模块和混合结构模块.为实现其体系结构模块的优虐势互补，可以将不同体系结构模块进行有机结合以设计出一种全方位混合式控制体系结构；本身的结构特点是：自给能源，能依靠自身的自治能力来管理和控制自己来完成水下作业。

设计的自主式水下机器人以ARM作为核心处理器，利用PID算法对AUV进行回路控制；控制器通过串口与AUV进行控制转换器进行图像采集，为周期采样水下机器人传感器传送相关状态参量.当AUV航向偏离系统设定，通过PID实现对AUV航向偏正。

1、 系统设计

水下机器人设计总体分为：主机控制模块、传感器操作模块、硬件结构设计模块、控制系统结构模块、算法控制软件模块，其系统层次如图 1 所示。

图 1   水下机器人系统结构模块

Fig. 1    Underwater robot system structure module

2、 水下机器人系统

2.1、 总体设计

自主式水下机器人结构设计近似于船体的结构，但传动效率高。设计结构充分发挥水下机器人的各部分空间，确保设备完好无所且方便控制，又要防止各器件之间互相产生影响，减少机器人寿命，确保发挥出机器人的最大的性能、作业时间和效率。它的整体形态设计包括五个主要部分：外部形体结构、防水舱、推进控制器、电原盒以及通信传感器设计。外部形体结构主要是将水下机器人电气系统、控制器、通信系统分别固定到机器人机体上要保证器件和系统能够安全有效率的作业，为此，在电气系统外部设计了一个密封舱，防止水下作业时有水进入电气系统。除此之外，还留有一些空间，用来以后改装机器人或者增加一些控制器和传感器，完善器机器人的结构。设计的理想水下机器人如图 2 所示，水下机器人主要器件名称如表 1 所示。