我国是洪涝灾害频发的国家，容易发生不同类型和不同程度的洪涝灾害，对人类生命财产安全构成了严重威胁，亦随着科技的进步和社会的发展，机器人技术已经在越来越多的领域得到应用，水下探测和救援的需求日益增长。然而，在救灾过程中由于水下环境的复杂性和危险性，人类难以直接进行操作，传统方法难以高效完成救援任务。因此，我们计划设计一款能够在水下环境中进行探测和救援的机器人，水下探测与救援是一项充满挑战的任务，该机器人可以救援释放水下及水面的被困人员或拾取必要的救援设备，高效完成救援工作。

机器人整体采用对称式框架结构^[8]，主要结构及零部件包括多功能机械臂（根据末端执行器的不同划分为机械臂A与机械臂B）、母舰-子机救援系统（救援子机配备伸缩救援抓手）、机器人探测系统（多波束图像声纳、相机与灯具、水样检测器与采集器等）、水下推进器、浮力浮体与框架等。

多功能机械臂是实现水下探测救援机器人完成精准操作的重要组成部分，设计包括两种类型的机械臂，配备不同的末端执行器以适应多样化任务需求。机械臂A，末端执行器为手爪；机械臂B末端执行器为绳缆切刀和打捞锁扣。机械臂可以实施抓取、释放、剪切、打捞等操作，以此释放被困人员或拾取必要的救援设备等。

母舰-子机救援系统整体结构，此系统为本设计另一个关键核心组成部件。母舰与子机的协同作业，以水下探测救援机器人为母舰，水下推进器驱动下，救援子机可离开母舰实施救援操作，伸缩救援抓手为被困人员提供救援抓取支撑，绳缆收放系统与推进器配合回收救援子机完成救援。该系统具有明显优点：母舰与多个子机之间可以实现协同作战，分工明确，可以同时应对多样化的救援任务。

探测系统是机器人在复杂水环境中获取环境信息和目标数据的关键部分。机器人通过多种传感器和数据处理系统，实现高效的环境感知。三维成像声纳技术在水下结构探测方面具适用性强、图像直观等优势^[15]；水下相机为高清摄像机，高分辨率水下高清摄像机，具备强光线适应能力，具备夜视功能，集成红外夜视技术，在极端环境下仍能提供稳定的视觉信息。

机器人驱动及框架结构，驱动系统和框架设计决定了机器人的运动性能和整体稳定性，水下推进器采用紧凑设计，减少机体重量，适配高灵活性操作；螺旋桨采用优化的桨叶形状和角度设计，提高推进效率和稳定性

综上所述，本设计在多个方面确保了水下探测救援机器人在洪涝灾害应急救援中的高效性。通过结构设计、力学分析与校核等，显著提高了救援效率和成功率，为救援工作提供了更高的安全保障。