在“中国制造2025”战略和“工业4.0”时代的背景下,移动机器人在各行各业中扮演着重要角色,成为智能制造行业中的一个热点问题。针对目前移动机器人的动力系统主要采用传动系统,如链条传动、皮带传动等,其具有机械结构复杂、能量利用率低、底盘占用空间较大等缺点,本文设计了一种基于轮毂电机的移动机器人。首先,根据移动机器人实际工作环境,提出了功能需求并制作了性能指标参数表。接着,根据移动机器人的轮子数目,对常见的移动机器人轮系分布进行了详细的分析比较,最终确定了移动机器人采用六轮式轮系分布方案。同时,对移动机器人常用的导引技术进行比较分析,确定了磁条导引方式。基于模块化设计思想设计了移动机器人的整体结构和轮毂电机的内部结构。另外,比较分析了轮毂电机的电机类型性能指标、驱动方式的优缺点,决定采用外转子直驱式三相永磁同步电机。在此基础上,设计了移动机器人的硬件系统,介绍了移动机器人的软件开发。其次,分析了移动机器人的基本运动控制过程,比较了基于运动学和动力学的两种运动控制方案,确定了基于运动学数学模型的控制方案,同时,根据移动机器人机械结构与差速驱动方式,建立了移动机器人运动学数学模型。然后,介绍了预瞄控制算法的基本理论,并基于移动机器人的运动学模型建立了分层控制思想,并采用几何追踪的预瞄控制算法设计了移动机器人的路径跟踪控制系统,主要包括寻找预瞄点模块、路径跟踪控制器模块,最终建立了移动机器人预瞄控制算法方程。最后,基于Simulink模型自动生成代码的方式开发软件系统,然后通过直线路径跟踪实验、圆路径跟踪实验、正弦路径跟踪实验,验证了预瞄控制算法具有良好的控制效果,满足工程需求,为工业领域的应用提供了借鉴意义。