水面移动机器人在水质监测、海洋防护以及反恐海战等方面具有巨大的潜在应用价值。与陆地移动机器人相比，水面移动机器人具有欠驱动、非完整特性，同时水面环境存在大量不确定的干扰因素，使水面移动机器人很难实现完全自主运行。机器人路径的优化产生方法，即轨迹规划问题，是导航技术中的重要环节和组成部分。因此，本文主要的工作在于：研究在全局环境未知情况下，如何利用局部可探测信息，搜寻一条“最优”的可行性路径；构建水面移动机器人实验平台，开展实验研究，部分验证所研究方法。首先，对水面移动机器人系统及其自主控制方法的国内外研究现状进行了简单的综述。其次，研究了水面移动机器人的轨迹规划问题，提出了一种新的轨迹规划方法，该方法能够在进行规划的同时充分考虑控制实现所需要付出的代价。其中，可视窗口将全局未知环境分割为若干个已知区域，并将目标终点映射在可视域中；而对于控制代价的量化则借鉴预测控制滚动优化原理。该方法将轨迹优化机制和反馈控制机制有机地结合了起来，克服了模型不精确及环境干扰对规划造成的影响，使整个算法具有较强的灵活性及适应性。最后，以“气动”式有人驾驶快艇为基本平台进行无人化改造，构建其驱动系统、控制系统、感知系统、通信系统等，开发出了具有自主功能的水面移动机器人系统。重点介绍了地面监控系统的研制：提出地面操控系统软件监控平台的总体设计方案；开发了基于图形化编程语言Labview的、具有模块化结构的软件系统，实现了其与水面移动机器人之间的数据收发、远程监控以及数据存储等功能。针对该系统，进行了部分控制方法实验研究，验证了系统的总体设计合理性，为后续继续开展水面移动机器人自主控制实验奠定了良好的基础。