随着地球上资源不断枯竭，对于海洋的开发逐渐被人们所关注，我国海域辽阔，海洋资源十分丰富。近年来，我国大力发展海洋经济，实施了“科技兴海、依法管海”战略，我国海洋经济将步入稳健发展的轨道。随着石油、天然气等资源的开发由近海逐渐延伸至深海，人类对水下机器人的需求不断上升，作为水下机器人作业功能的主要承担者，水下机械手也逐渐引起了人们的重视。在海底管道安装、钻井平台日常维护、海底矿产开采及调查等水下作业中，水下机械手得到广泛应用。
　　与普通的陆上机械手相比，水下机械手具有以下特点：由于受到水下环境影响以及便于水下机器人搭载等问题，要求水下机械手能够做到小型化，操作便捷灵活，控制上稳定，且能够完成完整的陆上——水下信号传输以及控制。本文针对这一要求，展开以下研究。
　　首先，本文通过查询国内外相关文献，根据项目要求对小型水下机械手进行总体方案设计，选取合适的驱动方式，设计了机械手总体系统组成，完成机械手各部分的构型设计。
　　其次，讨论了水下作业机械手的运动学模型，根据机械手各关节机械设计主尺度参数，建立多自由度机械手Denavit-Hartenberg坐标系。通过矩阵变换得到机械手底座到末端执行器之间的变化矩阵，建立机械手正向运动模型。同时对机械手逆运动学进行求解，从所给定笛卡尔空间中机械手末端位置，反向映射出各个关节空间内关节角度。
　　然后，从控制系统整体方案进行研究，选取基于线性拓扑CAN总线通信的上下位机控制作为控制系统方案，从工作原理、硬件以及软件三个方面对控制系统进行设计。根据PID控制算法，结合三环控制以及插值平滑运动曲线对关节模组进行控制；硬件上对关节驱动模块以及传感器进行选型；软件上采用MVC架构，利用Qt、SQLite、OpenGL等工具实现可视化界面软件的处理。
　　最后，根据所设计的水下双臂机械手控制系统，逐步对所研制的机械手进行各项试验测试工作，验证小型水下双臂机械手控制系统的控制性能与可靠程度。
　　本文结合相关项目研究，对小型水下机械手控制系统开展了一系列的研究工作，其研究成果为水下机械手控制系统设计提供了一定的理论基础和技术手段。