移动机器人的应用越来越普遍,无论是人类对于太空海洋的探索,如探月车和水下航行器,还是人类的日常生活,如扫地机器人,移动机器人都发挥着举足轻重的作用,因此对移动机器人的研究有着重要意义。而移动机器人的路径规划和路径跟踪是移动机器人研究的关键内容,越来越多的学者投入到这个领域的研究之中。为了使机器人能够快速从起始位置到达目标位置,就需要事先为其规划出一条符合特定要求的全局路径作为参考路径;再加上移动机器人运行的环境复杂多变,因此还要求移动机器人能够进行自主局部路径规划以达到避开动态障碍物的目的。其次,为了使移动机器人能够按照规划好的参考路径运行,还需要设计合适的路径跟踪控制器。基于此,本文对移动机器人的路径规划与路径跟踪方法进行研究。本文主要的研究内容如下:1、建立栅格地图。为了便于计算机的处理以及为后续的路径规划提供简化的地图,对移动机器人的操作环境进行栅格化处理,建立起环境信息简化处理后的栅格地图。2、全局路径规划。首先对人工势场法的引力函数和斥力函数进行改进,消除势场法在局部路径规划时存在的目标不可达和障碍物附近振荡的问题。然后在此基础上提出势场蚁群算法,势场蚁群算法利用改进的人工势场法对蚁群算法的路径搜索方向进行引导,降低搜索的盲目性,提高全局路径规划的效率。3、速度自适应设计。为了使路径跟踪更加准确,使移动机器人能够根据路况进行纵向速度的自动调节。首先设计参考速度和参考路径曲率之间的函数关系,计算参考路径的曲率,将参考路径分为近似直线路段和曲线弧路段,然后根据曲线弧路段的曲率设置适合的纵向参考速度。4、基于模型预测控制的路径跟踪控制器设计。首先建立移动机器人的动力学模型,然后对模型进行线性化,为后续的路径跟踪控制器设计提供预测模型,最后根据移动机器人机械结构的限制提出所设计控制器遵循的约束条件以及目标函数,完成控制器的设计。