缆控水下机器人(ROV)作为应用最广泛的潜航器,是近年学术界研究热点之一,它在船舶与海洋工程、水下工程、水生物学、海洋地理学、水下考古学等多个领域发挥着重要作用。本文开展了一种可在水下进行多自由度灵活运动、实时观测作业的新型ROV方案和本体结构设计。基于CFD数值计算方法初步研究了其水动力性能,通过滑移网格方法验证了ROV本体与多推进器全耦合状态下运动与动力学数值仿真预报可行性;根据设计方案完成了ROV样机制作和系统调试;开展了室内水池和室外开阔水域中ROV功能验证和航行试验。基于模块化设计思想确定ROV系统方案,完成了ROV水下本体各功能模块的材料选择、结构设计和关键设备选型;基于有限元方法校核不同工况下耐压舱体和框架结构强度,根据浮心和重心准则校核了其静稳性能。最终基于三维CAD方法完成了样机的虚拟装配。建立了ROV系统动力学模型。基于CFD数值计算方法对ROV水下本体和脐带缆在不同航速下的六自由度水动力性能进行计算研究,并总结了不同作业水深和航速下脐带缆对ROV本体的动力学影响。通过滑移网格传递多计算域流场数据方法对ROV本体直航、翻转等自由度运动过程中本体与多桨全耦合运动和动力学问题进行了初步仿真计算,验证了这一更接近实际状况的多推进器ROV运动数值预报方法的可行性。根据ROV系统与水下本体结构设计方案绘制零部件加工图纸,确定最优制作工艺,通过机械加工等手段完成零部件的生产制造和装配;完成ROV系统各功能模块、整体工程样机组装和陆上调试。最后开展了室内水池试航与功能验证试验、室外开阔水域航行试验。结果表明其航行、观测和作业功能满足设计要求。本文研制的中小型ROV系统功能全面、运动灵活、作业稳定性高且量产成本低,可以弥补国内水下机器人行业的不足,改变依赖国外产品的现状,对推动我国船舶与海洋工程行业的发展,海洋地理学、水生物学等相关学科的进步具有重要意义。