海洋环境是开发与自动化相关的前沿技术的一个具有挑战性的框架。海洋是粮食、就业和经济收入的主要资源之一,是未知的生物和矿物资源以及替代能源和可持续能源的潜在来源。我国是海洋大国,作业型水下机器人系统（UVMS）作为水下作业设备在海洋技术中具有举足轻重的作用,具有强动力学耦合、非线性和高自由度的特点,目前,水下机器人-机械臂系统实现自主水下作业,仍有较多难关需要攻克。本文针对作业型水下机器人系统中抓取运动规划与控制展开研究,设计并搭建一款可开展水下作业的机械臂,对其开展运动学和动力学分析,基于以上,开展水下机械臂的运动规划和控制方法研究。根据项目功能需求设计一款搭载在小型水下机器人上的机械臂,包括确认机械臂的驱动方式、构型、尺寸参数等。在此基础上,对机械臂分别进行运动学和动力学建模,并采用运动捕捉系统对机械臂运动学参数进行标定,然后对水下机器人-机械臂系统整体的运动学进行建模,并分析机械臂运动时对本体的扰动力与力矩。水下机械臂的运动规划与轨迹优化。针对水下机器人-机械臂系统的动力学耦合的特点,以机械臂在作业过程中对本体扰动力矩变化最小为目标,对机械臂的运动规划展开研究,首先搭建机器人仿真环境,通过采集传感器数据,获得机械臂与本体的扰动力矩图,在扰动力矩图的基础上展开前端的轨迹搜索和后端的轨迹优化,以此获得机械臂对本体扰动力矩变化最小的运动组合。水下机械臂末端执行器位置控制研究,首先通过机器人动力学模型对水下机器人本体位姿进行预测,将机器人本体在机械臂运动过程中发生的位置偏移在机械臂关节空间进行补偿,实现机械臂末端执行器的位置控制。最后,本文将在机器人样机平台上开展实验,完成机械臂运动规划与控制的功能模块,分析机械臂运动时与本体的耦合力,并对本文提出的低扰动运动规划算法进行实验评估。