随着生活条件的改善,人们对海产品日益增长的旺盛需求与传统的人工捕捞作业方式之间的矛盾愈演愈烈。水下捕捞环境恶劣,捕捞工作者往往面临风湿、减压病等职业病的困扰,有时甚至付出生命,因此相关从业者不断减少,捕捞成本急剧上升,海产品养殖的巨大经济前景迫使养殖从业者寻求代替人工捕捞的方法。近年来,水下机器人技术得到了飞速发展,其在水下工程、海洋资源探测、水下打捞等领域的表现得到了行业的认可,但水下机器人在渔业方面的应用还极少。基于以上因素,本文对国内外典型水下机器人及其相关专利技术进行了研究分析,提出了一种针对水下海产品捕捞作业的水下捕捞机器人。通过对国内外水下机器人的发展现状进行研究和分析,完成水下捕捞机器人总体设计。运用模块化的设计思想对捕捞机器人机械系统及关键部件进行设计,并利用有限元软件对载体框架和耐压控制舱进行强度校核;根据作业需求提出了一种以电动推杆为驱动器的四自由度机械臂,对机械臂的关键部件进行校核和模态分析,并对电动推杆进行选型计算;对水下捕捞机器人典型姿态下的重心和浮心进行计算,验证了布局的合理性。对所设计的水下捕捞机器人进行水动力学建模与分析。为了分析捕捞机器人在水下作业时的受力情况,建立捕捞机器人的动力学模型,并分析了其所受力矩的影响因素;建立湍流模型和控制方程,利用流体仿真软件Fluent计算和分析了捕捞机器人在水平直航、水平斜航和垂直斜航三种状态下的水动力性能,并依据所得到的各方向上的水阻力完成推进器的选型。进行了核心部件捕捞机械臂运动学与水下动力学研究。利用D-H法建立捕捞机械臂的运动学模型,并利用Matlab中的Robotics Toolbox插件仿真验证其运动学模型的正确性,采用蒙特卡洛法求解并绘制出捕捞机械臂的工作空间,验证了捕捞机械臂设计的合理性。推导了计入水环境影响因素,基于拉格朗日法的完整机械臂水下动力学模型,并通过ADAMS求得的关节驱动力矩进行了验证;运用五次多项式插值法对机械臂的捕捞过程进行轨迹规划,并在此基础上利用ADAMS对捕捞机械臂的捕捞过程进行动力学仿真。针对捕捞机器人原理样机进行了控制系统设计。根据控制系统的方案,以STM32作为主控制器,利用Altium Designer软件设计核心控制电路,包括电机驱动模块、各类传感器模块、电源模块、通信模块等,并采用模块化思维设计软件系统。