移动机器人是一种具有高度自规划、自组织、自适应能力,适合于在复杂的非结构化环境中工作的机器人。路径规划和安全导航技术是自主式机器人的研究核心,同时也是移动机器人实现智能化及完全自主的关键技术。文章以全方位轮自主移动机器人为技术平台,重点研究了自主移动机器人在移动中遇到的路径规划问题和多机器人系统的安全导航问题。第一章是绪论,概括介绍了机器人技术的发展以及移动机器人的技术背景;第二章是机器人的上层控制算法;第三章是路径规划算法;第四章是多机器人动态环境下的安全导航;最后给出了结论与展望。论文的主要工作有:(1)以四轮全方位轮机器人为研究对象,对其运动方式进行了力学分析,根据运动学和动力学方程,得出了机器人运动速度与电机出力之间的转换关系。给出了依据梯形模型的上层控制策略。(2)根据机器人在动态环境下需要实时性算法的特点,选择了RRT作为路径规划的基本算法,并针对基本RRT算法缺乏稳定性和远离最优解的不足,提出基于对比优化的RRT改进算法。文中详细描述了算法的流程,并在仿真与实际机器人实验中通过与前人算法进行对比,验证了算法的有效性和正确性。(3)为了实现多机器人在同一场景下的“无碰撞”导航问题,给出了动态安全搜索算法。该算法适用于动态环境下的实时系统,通过搜索优化的方法修改期望指令,实现了机器人间的安全导航。文中通过自顶向下的方式对算法进行了详细描述,并提出了优化改进方案,最后通过实验验证算法的正确性。文章中所提出的理论和算法,均在Robocup小型组足球机器人系统中实现并应用,取得了良好的效果。同该系统多次参加了Robocup国内外比赛,取得了优异的成绩。