近年来,随着海洋资源的大力开发,水下机器人成为研究的热点问题,适用于各种领域的水下机器人开始广泛得到发展。船舶行业的快速发展,又使船体表面附着污损物的清刷越来越受到关注。本文研究一种可以实现自主清刷的水下机器人,对机器人的结构进行设计,并在此基础上进行水动力学的仿真与分析。通过水动力学试验的测试,验证与仿真数据的吻合度。本文的主要研究内容如下:为了得到更适用的船体清刷机器人,首先对机器人的国内外现状进行了概述,指出现有清刷机器人采用的吸附清刷方式及其局限性。在阐明机器人工作原理后,根据工作环境对各部分方案选择,设计出机器人的整体结构,包括吸附机构、行走机构和清刷机构的设计。其次,对机器人的外型机构进行了水动力学的研究。在确定出边界条件和湍流模型的参数下,采用Fluent软件将简化后的机器人模型进行水阻力的仿真计算。通过分析仿真结果,提出外型结构的优化方案。将优化前后的外型结构对比分析,验证优化后的阻力较小。之后,对机器人的水下稳定性进行研究。船体清刷机器人在水下作业需要保证吸附稳定性,通过对静止和行走状态的力学模型分析,确定出所需的最小吸附力。在理论模型分析下,并借助CFD软件对吸附机构进行仿真研究,确定出满足最小吸附力的条件。为保证姿态稳定性,对机器人的重心与浮心进行计算,通过理论计算来调整重心与浮心的位置,实现机器人的稳定性工作。最后,搭建试验平台,对做出的实物样机进行水动力学试验测试。试验测试包括水阻力测试、机器人水下行走速度测试、吸附力测试和整体性能测试四部分。通过对前三部分的测试,验证前面章节理论模型和仿真数据的吻合度;对机器人整体性能测试,研究各部分结构在实际清刷中的作用及其效果。在本文研究的基础下,可验证出机器人的理论仿真与试验的吻合度好,同时,为后期船体清刷机器人进一步改进奠定了理论基础和技术依据。