本项目面向浅水水域水产养殖监测、近海风电运维及水下工程维护等应用场景，针对现有小型遥控潜水器（ROV）普遍存在的结构笨重、控制精度低、传感融合不足及作业能力有限等核心问题，开展小型ROV系统的总体设计与开发。项目以"轻量化、高精度、强扩展、高可靠"为核心定位，由机械结构、运动控制、多传感器数据融合及水下机械臂四个子系统协同构成，成功研发了一套模块化微型ROV原型系统。整机重量不超过8 kg，具备50 m工作深度和1.5 m/s最大航速，搭载四自由度水下机械臂与双目视觉系统，实现了从"观察型"到"作业型"的能力跨越，为浅水智能化作业提供了完整的工程解决方案。

本项目旨在自主设计与开发一款模块化紧凑型微型ROV系统，核心目标包括：（1）高精度六自由度运动控制，设计双环SQRT-PID姿态控制器与速度闭环平移控制器，结合物理模型前馈与扩张状态观测器（ESO）扰动补偿，实现近水面扰动环境下的稳定悬停与轨迹跟踪；（2）多传感器融合定位，建立七维扩展卡尔曼滤波（7D-EKF）框架，融合IMU、磁力计与深度计数据，实现可靠的水下位姿估计；（3）水下轻量级作业能力，搭载四自由度拟人臂式机械臂与双目视觉系统，实现水下目标识别与抓取。主要技术指标包括姿态控制精度±2°、深度控制精度±5 cm、机械臂水下抓取能力0.5 kg、连续工作时间不少于1小时。

本项目围绕小型ROV系统设计与开发，取得了以下四方面成果：（1）机械结构——完成HDPE模块化开架式框架与"4+4"八推进器矢量布局，设计了双重O型圈密封PC耐压舱及活塞式主动浮力调节系统，经有限元仿真和静水加压试验验证了结构可靠性；（2）运动控制——建立六自由度Fossen水动力模型，设计SQRT-PID双环姿态控制器与过驱动伪逆推力分配方案，基于C++多态机制实现嵌入式统一设备调度框架，在STM32F4平台上达到500 Hz主循环控制频率；（3）多传感器融合——提出基于最小二乘与特征值分解的磁力计椭球标定算法、七维EKF融合引擎、三点阵列水压差分姿态观测模型、连续衰减因子式自适应抗冲击机制以及基于DWT硬件打标与环形缓冲区的多速率OOSM时间同步方案；（4）水下作业——设计四自由度拟人臂式机械臂、四连杆平行抓夹及基于双目视差原理的水下目标测距系统。经STAR-CCM+ CFD仿真、MATLAB/Simulink控制仿真、数字孪生融合系统验证及实机水池综合试验，全面验证了系统在静水环境下的位置跟踪、姿态稳定与水下目标抓取能力。