近年来,尽管我国水产养殖业取得快速发展,但仍面临着自动化程度低、劳动力老龄化、环境污染等问题,水产养殖业转型升级刻不容缓。随着科学技术的发展,水下机器人应用在水产养殖行业成为可能。仿生机器鱼作为水下机器人中的一种,其推进方式相对于传统以螺旋桨作为推进器的水下机器人而言,具有推进效率高、产生噪声小、机动性强等特点。此外,机器鱼在完成水下作业的情况下,能最大程度上减小对鱼群产生的影响。因此,机器鱼在水产养殖业中具有广阔的应用前景。本文以鲹科鱼类为仿生对象,设计了一种以两关节鱼尾摆动作为推进方式的水产养殖机器鱼。为实现机器鱼水下精准作业,建立了机器鱼数学模型,并通过数值模拟求解出机器鱼相关水动力系数,在此基础上完成了机器鱼路径跟踪控制方法研究,主要研究内容如下:（1）对机器鱼关键部位进行结构设计与设备选型。为实现机器鱼的路径跟踪控制,分别建立了机器鱼水平面与三维数学模型,并基于Serret-Frenet坐标系推导出机器鱼水平面与三维跟踪误差模型。（2）运用流体力学仿真对机器鱼进行了直航、斜航运动数值模拟。根据机器鱼非定常运动状态,构建出运动模型,并编写UDF程序,通过动网格技术实现对机器鱼平面运动机构试验数值模拟,求解出相关水动力系数,完善机器鱼数学模型。（3）开展机器鱼路径跟踪控制方法研究。首先,面向水平面跟踪控制任务,设计了基于LOS制导、模糊滑模动力学控制及干扰观测器的跟踪控制器,有效解决了外界干扰下的鲁棒控制问题;其次,将控制任务拓展到三维空间,并提出了三维路径跟踪控制算法;接着,通过仿真验证了本文提出算法的有效性,仿真结果表明,所设计的控制器能使机器鱼在模型参数不确定性、外部干扰未知的情况下实现机器鱼三维路径跟踪控制,其控制精度和鲁棒性明显优于常规PID与滑模控制器。最后,将算法移植到机器鱼本体,进行水平面实验验证,可以看出所提出的控制方法能使机器鱼有效地跟踪上期望路径。通过上述内容,完成了水产养殖机器鱼的设计与运动控制方法研究,为机器鱼在水产养殖业的推广应用奠定了基础。