水下爬壁机器人是一种在危险环境下代替人工作业的自动化机器人。自上世纪末,各个国家开始广泛关注爬壁机器人这一领域,对于爬壁机器人的研究从未停止。但目前,仍然存在转向灵活性与吸附稳定性不可兼得的问题。本文以船舶表面除污作业为研究背景,设计了可在船体表面自由移动、灵活转向的清污除垢特种水下船体除污机器人,完成了其结构方案设计以及控制系统的研究。本文首先介绍了水下船体除污机器人的研究背景,并对爬壁机器人的国内外研究现状进行分析,结合本次水下船体除污机器人结构方案的设计要求,最终确定采用永磁吸附方式,车轮式行走,直流减速电机驱动,空化射流水清洗的机器人结构方案。在此基础之上,设计出两款不同结构,用途突出的水下除污机器人载体。为保证机器人在运动以及作业过程中的稳定性,从静力学以及动力学两个角度对机器人受力进行分析,并利用动力学仿真软件对机器人本体进行动力学仿真。为避免永磁吸附装置吸附力过大影响移动,吸附力过小影响作业稳定性,对永磁吸附装置吸附力影响因素进行全面分析,得到各个因素的影响占比,并确定合适的吸附装置结构方案。根据水下船体除污机器人控制系统设计要求,制定上下位机分布式控制形式为总体控制方案。分别对上下位机的硬件系统以及软件系统进行设计:上位机采用PC机,制作控制界面并发送控制指令以及接受下位机反馈信息,对其反馈信息进行处理;下位机以STM32F407作为主控芯片,接受上位机传达指令,并以C语言编写控制程序完成控制指令。