随着中国水产养殖行业的不断发展,如今中国已经成为了世界第一大淡水鱼养殖大国,但水产养殖业仍然面临养殖设备落后、养殖效率低下、劳动强度大、养殖风险高等问题,因此水产养殖行业亟需新鲜技术的加入。水下机器人在水底探索、打捞作业等领域已经拥有较为成熟的技术与应用。将水下机器人引入水产养殖行业,可代替人工实现养殖环境实时视频监控、水质实时监测、水下捕捞等无人化作业,而仿生机器鱼相较于传统螺旋桨推进式水下机器人在水产养殖行业有着更大的优势:机器鱼拥有仿生的外形,在养殖环境中作业时具有一定的隐蔽性,鱼类不易受到惊扰;仿生机器鱼依靠尾部仿生结构推进,相较于螺旋桨推进产生的噪声更小;鱼类的游动模式相较于螺旋桨推进效率更高,更加低功耗环保。本文基于水产养殖的需求,模拟鲹科鱼类游动方式设计了一款仿生型水产养殖机器鱼,完成的研究内容和结论如下:根据机器鱼水产养殖任务需求,设计了机器鱼机械结构:采用双关节串联舵机作为机器鱼尾部推进单元,设计了中部耐压仓用于布置控制元件,设计了机器鱼头部用于调整重心与放置各类传感器;分析了机器鱼控制需求,设计了机器鱼控制系统架构:以树莓派作为主控,搭载深度传感器、UWB标签、陀螺仪等传感器,实现对机器鱼的运动控制。通过分析鱼类游动特点,对机器鱼尾部运动控制器做出了设计,以HOPF振荡器CPG单元作为尾部控制信号发生器,并在Simulink中实现了对机器鱼模型的控制;同时将算法封装为控制函数,实现了在Linux平台下对尾部舵机的控制。通过试验获得机器鱼运动数据,据此改进了RRT路径规划算法,并引入Minimum snap算法优化了原先不平滑的路径;基于机器鱼游动时产生的艏摇现象及传感器本身特性,设计了抗艏摇LOS制导器与模糊PID航向控制器,通过Webots平台实现了算法的仿真试验。搭建了机器鱼试验样机后进行了水密试验,并对机器鱼直游、转向等运动功能进行了水下试验;将各控制算法整合,搭建了机器鱼控制软件,并对机器鱼进行了路径跟踪水下试验,通过试验证明了机器鱼运动控制算法能够在试验机上较好地实现控制功能。