随着智能化技术的快速发展,机器人在人们的生活中占据了越来越重要的位置,从当初专为工业生产而创造,到如今随处可见它们的身影。而移动机器人作为其中的一个重要分支,因为移动方便、可有效扩大工作范围等特点,得到了更加广泛的研究与应用。为了充分发挥移动机器人在运动上的优势,人们开始研究能赋予机器人更强大的运动能力的机械结构。在这样的需求背景下,拥有完整性约束、全方位运动能力的全向移动机器人诞生了。全向移动机器人灵活性高,稳定性强,可以应用到许多复杂的现实场景中,因此对其进行深入研究具有重要的现实意义。本文基于全向移动机器人进行了轨迹跟踪与避障控制的研究。首先,对四轮全向移动机器人进行数学建模分析,推导出它的运动学模型。在此基础上,建立了移动机器人中心点与参考位姿间的动态误差模型。然后根据轨迹跟踪控制目的,设计了模型预测控制的代价函数,继而将其中求解最优化控制的问题转化带有约束的二次规划问题,最终得到使移动机器人稳定跟踪参考轨迹的最优控制输人。针对系统的自主避障问题,提出了基于人工势场法与Bug算法的避障策略,分别指导系统在已知环境地图下与环境动态变化下进行局部路径规划。针对人工势场法中存在的局部极小值问题,引入跟墙法帮助移动机器人逃离局部极小值陷阱,并通过优化模式切换条件与跟墙法运动方向的选择来缩短总路径长度。同时,提出对环境地图进行障碍物填充处理,从而大大降低路径规划的难度。另外,基于传统的Bug算法,开发了新的No Target-Bug算法,可解决系统在遥控模式下不存在明确目标点的动态避障。通过将NT-Bug算法中环绕障碍物移动的过程细分为几个阶段,实现了比传统Bug方法更加高效的避障方式。最后,提出了基于全向移动机器人的共享控制策略,由操作者通过人机交互的方式来实现对移动机器人运动的共享控制。在共享控制系统中,操作者的肌电信号被转化运动指令,分别用于控制移动机器人的运动方向与线速度。同时,移动机器人系统还具备自主避障的功能,引入NT-Bug算法作为避障的指导方法,可实现移动机器人在动态环境下的自主避障。最终,通过两组室内环境下的实物实验验证了共享控制策略的可行性与NT-Bug算法的有效性。