随着国家海洋发展战略的提出,高端海洋装备将成为研究的热点。在海洋装备领域中,水下救援机器人的应用将越来越广泛。本文以海螺二号(HAI LUOⅡ)小型水下救援机器人(Remotely Operated Vehicle,简称为ROV)的位姿控制为研究重点：研究了机器人艏向控制和深度控制的控制算法,并进行了仿真和试验研究。针对某一实际搜救任务，提出了基于声学、视觉、可移动参照物的组合定位和搜寻方法,完成搜救系统平台的搭建和Tiger ROV的解救工作。第一章阐述了本文的研究背景和意义。首先概述了机器人在水下探测和救援中的作用；然后阐述了水下缆控机器人的应用以及及其位姿控制技术的研究现状；最后提出了本文的研究内容和意义。第二章研究了海螺二号小型水下救援机器人的艏向控制技术。首先提出了采用基于惯导和电子罗盘复合反馈的组合控制方案,以提高ROV的艏向控制的精度和抗强磁干扰；然后通过建模仿真和实验研究,有效地避免了强磁场干扰,验证了方案的可行性。第三章研究了海螺二号小型水下救援机器人的深度控制算法,将滑模控制算法应用到小型水下救援机器人的定深控制中；然后结合仿真和试验研究,论证了控制算法的可行性。第四章设计了海螺二号小型水下救援机器人作业工具—四自由度机械手和液压剪的液压系统。完成了机械手液压系统的设计计算及关键元件的选型,并进行实验研究,验证了机械手和液压剪液压系统的可靠性。第五章对海螺二号水下救援作业进行实验研究。结合搜寻和救援水下被困Tiger ROV的任务,提出了基于可移动标志物的声学导航定位方法和基于声学、视觉的组合探测方法,解决了强磁干扰水下环境的定位和小目标探测问题,建立救援方案,完成对被困ROV的解救工作。第六章总结了全文的研究成果,并对后续工作进行了展望。