本课题的研究内容是围绕天津市科技计划项目“面向危化品仓储泄漏巡检的全向移动机器人系统研究及应用示范”展开的,针对石化行业的危化品仓储日常人工监测危险性高、实时性差,以及固定传感网络监测方式存在的网络复杂、维护成本高等缺点,研制一套面向危化品仓储泄漏巡检的全向移动机器人系统,重点设计全向移动机器人的控制系统和监测系统,实现对危化品仓储区全天候监测。本文的研究内容包括:1.对国内外的全向移动机器人研究成果进行了广泛的调查与研究,确定了基于Mecanum轮的全向移动机器人设计方案。深入分析了Mecanum轮的运动机理,建立了Mecanum轮式面向危化品仓储巡检的全向移动机器人运动学模型,并进行了运动学仿真分析,验证了建立的运动学模型的正确性。2.设计了全向移动机器人控制系统和监测系统,在硬件搭建的基础上编写了程序。基于模块化原理为全向移动机器人搭建了信息系统、无线传输系统、视觉系统、定位系统、驱动系统等系统。分别在机器人下位机、机器人上位机和远程实时监控指挥中心编写了机器人控制系统和监测系统。3.针对Mecanum轮式全向移动机器人控制系统多耦合、大扰动的问题,设计了模糊PID控制器和模糊PD控制器结合的控制方法。模糊PID控制器用于对电机的控制,模糊PD控制器用于机器人整体速度补偿。在MATLAB下的仿真和机器人的实验均验证了此方法具有较高的鲁棒性和抗干扰能力。针对机器人巡检过程中的避障问题,设计了基于模糊控制的智能避障策略,并通过实验证明了此策略具有优良的避障能力。4.搭建了实验样机并进行了机器人控制系统与监测系统实验。对全向移动机器人的全向移动性能和控制系统的性能进行了一系列测试工作,验证了模糊PID和模糊PD控制结合方法对机器人姿态控制的可行性。监测系统实验证明了该系统具有对仓储区域内信息的存储、显示和分析并能进行危险状态预警的优良监测性能。