本发明属于海洋机器人领域，具体地说是一种高负载模块化自主水下航行器载荷段，一级货舱单元为弧边圆角形耐压舱，其空间利用率高，是自主水下航行器的最小搭载单元，货舱内部与货物直接接触，起到货物装载、密封和耐压保护等功能；二级截面模块包括截面框架、浮力材及多个一级货舱单元，起到货舱单元的连接固定、自主水下航行器平台结构支撑等作用；三级载荷段由多组二级截面模块组成，是自主水下航行器实现货物搭载功能的主体。本发明具有负载能力强、空间利用率高、模块化换装、可扩展能力强、运输性好等特点，设计的弧边圆角形耐压舱区别于传统自主水下航行器圆形截面耐压舱，兼具空间利用率高、负载能力强的优势。