全方位移动机器人已经受到了广泛关注与研究，它在二维平面上具有完全的三个自由度，可以在不改变轮子方位的情况下向任意方向运动。这种能力使得全方位移动机器人与传统的移动机器人相比具有非常优越的运动特性。因此该类机器人非常适合工作在各种复杂环境，能在各种狭小环境中高效运动。本文对国内外全方位移动机器人做较深入的调查研究，掌握全方位轮的运动机理。结合前期轮式机构的研究成果和第一代全方位轮—MY(Mutual YoYo)的结构优缺点，完善改进所设计的机构，将差速器原理应用到新型机构的设计中，有效地提高轮子的强度和稳定性。并根据所设计的第二代MY轮的结构特点建立全方位移动机器人的运动学模型，分析该轮的独特结构带来的运动学特性。应用拉格朗日方法建立系统的动力学方程，研究系统的动力学特性和该机器人在环境中的各种运动特性，为后面整个控制系统的设计和实际应用提供了可行性的理论基础。根据整个系统对稳定性和实时性的要求，控制系统采用主控制板加控制驱动板的两层结构，主板主要提供系统平台和人机界面，同时处理不同的用户任务，生成机器人的运动指令并传给控制驱动板。控制驱动板接收来自主板的运动指令，通过计算分解成各个电机的转速和转角，然后控制各个电机同步运动完成整个机器人本体的运动任务。除此之外，一些不需要跟用户进行交互的机器人智能控制算法也在控制驱动板上完成，如自动避障、室内自动定位等，一方面保证控制的实时性，另一方面充分利用了控制驱动板主芯片的处理能力，减轻了主板的负担。控制驱动板还负责采集部分传感器的信息并通过串行总线传给主板，以缓解主板IO口占用过多的压力。最后再做实际应用的验证性实验，证明系统的合理性及有效性。