在军事、自然资源勘探、抢险救灾、外星球地表勘探等领域,轮式移动机器人有着越来越广泛的应用前景和社会需求。大部分的轮式机器人拥有四轮独立控制的能力,并具有机动灵活、控制精度高等优点,相比于二轮控制机器人增加了更多的运动模式,增强了机器人的机动性。本文针对实验室自主研发的四轮独立驱动式轮足机器人,对其轮式运动的横向控制问题进行研究,研究成果对提高机器人横向控制精度和稳定性具有重要意义。本文的主要工作如下:首先,根据轮足机器人的结构和运动特点,对其四轮转向模式和两轮转向模式进行分析,考虑了轮胎的线性侧偏特性,建立机器人四轮转向动力学模型。其次,针对经典横向控制方法在轮足机器人上应用时存在的跟踪误差大、鲁棒性差等问题,提出了一种跟踪期望横摆角速度控制方法,即在机器人当前位置和道路之间实时地规划一条逐步靠近道路的虚拟路径,根据虚拟路径计算出机器人当前期望的横摆角速度,再运用滑模控制方法使机器人横摆角速度能跟踪期望值。同时针对单独使用此方法在道路曲率较大的地方跟踪效果不好的情况,加入了转向预测控制环节,达到更好的横向控制效果。然后,针对机器人在低附着系数地面转向容易发生轮子打滑进而失去稳定性的情况,以轮胎滑移率为控制目标设计滑模控制器,在保证轮胎滑移率的同时,维持了机器人转向的稳定性。针对轮足机器人在转向不足或者转向过度而引起的失稳情况,首先运用容积卡尔曼滤波方法通过轮子转向角、侧向加速度和纵向加速度三个机器人参数对其质心偏移角进行估计;然后运用模糊控制方法,以轮足机器人质心偏移角和横摆角速度为控制目标,获得机器人转向补偿横摆力矩并根据载荷转移将其分配到各个轮子上,辅助机器人转向,保证了机器人的稳定性。最后,通过联合仿真和实验对横向控制和机器人稳定性控制算法进行验证,结果表明所提出的横向控制算法有效地提高了控制精度,稳定性控制算法使机器人在转向不足、转向过度、低附着系数路面转向等情况下的仍然能够保持稳定性。