近几十年来,机器人技术蓬勃发展,各类型机器人广泛应用于不同的行业和领域中,极大的提高了生产效率。移动机器人作为机器人的重要类别,在工业、军事、娱乐等领域都有重要的应用。依照模块化设计的思想理念,并根据功能与实际任务的不同,本文构建了移动机器人模块库,对移动平台模块,任务工作模块及辅助模块进行了相应设计,并以TwinCAT为控制核心的基础上,通过RS-485和EtherCAT总线协议,完成一套高复用、层次化的机器人系统。作为模块库的基础部件,本文使用的移动平台具有多地形适应能力和可靠性,便于搭载其他设备。本文通过V-REP动力学仿真,对其尺寸进行分析,确认了它的越障能力和运行稳定性。作为核心工作模块,本文所设计的5+1自由度机械手,具有工作半径1m和负载能力15Kg等特性,满足绝大多数任务需求。作为移动机器人的控制核心,本文通过EtherCAT实时以太网技术搭建了机械臂模块控制网络,通过485总线和Modbus协议建立移动平台控制网络,并通过TwinCAT对多总线下位机程序进行整合。同时,设计开发了一套基于TCP/IP协议ADS通信的上、下位机通讯架构,保证了机器人上、下位机网络通信、数据结构的稳定性。作为辅助模块,如何将图像数据和控制数据融合是非常关键的一个问题。本文基于FFMPEG框架在下位机上实现了H.264标准下的视频采集和软编码,实现了基于UDP协议视频流的传输算法及终端解码播放功能,实际测试显示图像流畅性和实时性效果显著。在上位机显示终端,本文还利用Unity3D开发一个虚拟仿真模块,对移动机器人的实时操作可以模拟显示。通过实际测试,本文所设计的多功能移动机器人能够按照设计要求,自主识别工作模块,启动相应的控制程序;可在复杂路面行进并对目标物体进行抓取,控制系统稳定性好;图像回传流畅性和实时性效果显著,为移动机器人的遥操作提供了便利。