随着科学技术的发展,轮式移动机器人越来越广泛地被用到工业制造、医疗服务、野外作业、空间探索等领域。四轮滑动转向轮式移动机器人由于其结构简单、经济性和适用性强等优点而得到了广泛关注和研究。由于机械结构原因,该类机器人依靠四个车轮差速和滑动进行转向,实际上因为环境等因素,车轮运动过程中不可避免地会出现打滑的情况,而对系统性能造成影响,因此对于车轮打滑/不打滑状态以及车轮所受摩擦力的分析研究具有重要意义。另外四驱轮式移动机器人与其他类型机器人由于在结构、动力等方面的差异,导致运动学、动力学建模及运动控制均有诸多差异。首先,本文基于一个四轮独立驱动工业巡检机器人进行了适当改造,搭建了实验平台。基于该10自由度机器人建立了完整的三维运动学、三维动力学模型,并进行了相应的参数辨识。在动力学建模中,考虑四个车轮纵向/侧向的打滑/不打滑的状态,对于系统的多种状态,分别通过牛顿力学方程和拉格朗日方程进行了完整的建模。前者的优点在于既可以分析运动状态又可以分析系统的内力情况,·后者的优点在于可以在不求解内力情况下分析车体运动状态。其次,本文在牛顿力学动力学模型基础上,采用Matlab/Simulink仿真分析了机器人在平面运动下的直线运动和转弯运动中,车轮打滑/不打滑情况及系统相应的受力状态和运动状态。详细描述了系统参数、输入力矩、地面摩擦力以及地面环境等因素对车体运动状态的影响。解释了机器人实际运动过程中抖动、打滑现象的原因,并提供了解决思路。在拉格朗日方程三维动力学模型的基础上,结合Dugoff滑动摩擦力模型,对机器人进行了仿真分析,与前者进行了比较。最后,基于四驱轮式移动机器人平台,设计了PID控制算法。仿真和实验表明,基于传统的四轮独立差速控制策略的控制,车体在直行和转弯过程中存在抖动、内耗等问题。同过改进的同侧统一控制策略,可以有效解决上述问题,提高运动稳定性及降低损耗。