我国现存大量的水库大坝和涉水桥梁,国家每年花费巨资对这些设施进行检测以保持其正常使用功能。传统检测方式多为潜水员携带专业设备进行检测,随着有缆遥控水下机器人（Remotely Operated Vehicle,ROV）研发成本不断降低,技术不断完善,ROV代替潜水员进行水下检测成为可能。本课题针对水下桥梁和大坝检测的作业环境,研发一台观测型ROV以代替潜水员的巡检作业。本文以此为基础,进行了以下主要的几点研究:（1）本文根据ROV的研究现状和水下检测环境特征,并且结合团队开发的初级观测型ROV的优缺点,制定了本文的观测型ROV运动控制方案。介绍了ROV的机械结构和控制系统的硬件与软件。机械结构主要包括框架结构、推进器布置和密封舱,并利用Workbench对密封舱进行强度校验。阐述了观测型ROV的控制系统的硬软件系统,对核心硬件进行选型,软件模块功能进行说明。（2）为描述观测型ROV的运动学建立了两个坐标系,然后分析了观测型ROV运动过程中所受的力,包括惯性矩阵、科氏力、流体阻力、恢复力和电缆力;结合观测型ROV的结构特点,进行必要的简化,建立起观测型ROV的六自由运动学和动力方程。（3）为了实现观测型ROV的精准控制,必须获取到观测型ROV的水动力系数,通常这些系数是通过实验或仿真计算获取。本文对CFD仿真计算的理论基础,湍流模型与网格进行简要阐述;然后对模型进行简化,再利用Fluent进行仿真观测型ROV在不同方向不同流速下所受的阻力;最后对阻力采取最小二乘法拟合出获得线性和二次阻尼项,对于附加质量则采用经验公式计算。（4）对观测型ROV在垂直面上的深度轨迹跟踪控制进行了研究。为获取观测型ROV在垂直面上的动力学方程,介绍两种解耦方式,最终采用基于ROV模型误差解耦。介绍了自适应控制、反步法、滑模控制以及非线性干扰观测器（Nonlinear Disturbance Observer,NDO）,设计了基于NDO的自适应反步滑模控制器。利用Simulink进行仿真实验,仿真结果显示,该控制器对定值干扰和时变干扰都有良好的控制效果,NDO对外部干扰具有良好的在线观测作用。（5）最后,为了验证设计的合理性。进行了观测型ROV的实物制作,对关键零部件进行单项调试,电子密封舱和电源密封舱进行密封测试。单项调试通过后,进行水池试验,调试结果基本满足预期要求。本文的研究成果为观测型ROV的研制,系统参数获取,垂直面上的运动控制及其实物制作提供了系统性指导,同时对其他类型的ROV的开发和控制具有指导意义。