移动操作机器人将移动机器人与操作机器人相结合,是一类具有主动作业能力的新型机器人系统。两者的结合虽然优势互补,但也对运动规划和控制提出诸多挑战。当加装主动作业臂后,机器人自由度冗余,全身协调规划的空间维度高。动态作业时,与环境交互的时变性和不确定性,使得离线规划不再适用,必须进行在线规划,此外,机器人的运动不仅受自身运动学、动力学约束,还受环境（例如避障、运动受限）等非线性约束,极大地增加了运动规划的复杂性。现有的移动操作机器人运动规划方法往往将移动平台和操作臂分开来处理,机器人的能力和效率不能得到充分地发挥。本文以全向轮式移动操作机器人（WMMR-Wheeled Mobile Manipulating Robots）为实验对象,研究轮式移动操作机器人动态作业下的运动规划方法,以便充分发挥移动操作机器人系统的优势,为移动操作机器人动态运动规划提供新思路。基于WMMR系统的构成,建立了WMMR系统运动学、静力学和动力学模型,详细分析了其系统各组成部分间的耦合作用,面向控制器设计对模型进行合理简化,为动态运动规划奠定基础;分析了轮-地、车-臂以及臂-环境间的交互作用特性,为机器人动态稳定判据提供理论支撑;采用基于最小参数集的最优激励轨迹法对WMMR系统动力学参数进行了辨识,获取其完整的动力学模型,为动态运动规划提供参考模型。通过分析常用机器人稳定性判据的优缺点,提出了一种用于评价机器人动态稳定性的改进倾覆力矩稳定判据。基于该判据,分析了WMMR的倾覆规律,提出了一种在线动态倾覆预防方法,并通过仿真和实验进行了验证。该算法对质心敏感、计算量小,为WWMR动态运动规划提供稳定性判定准则。基于滚动优化的算法框架,提出了WMMR系统多物理约束下高维动态运动规划方法。针对机器人动态作业的特点,将其高维运动规划问题划分为运动学和动力学两个层面进行处理。在运动学层面,主要解决机器人本体约束（机器人各关节位姿、速度和加速度）、动态稳定性约束以及动态环境约束下的离散位形约束任务运动规划问题,通过非线性模型预测控制（Nonlinear Model Predictive Control,NMPC）模型设计、代价函数设计、权重矩阵选取和约束增加四个步骤设计规划器,并将高维动态运动规划问题转换为QP、NLP问题,利用数值优化工具进行求解;在动力学层面,主要解决与环境交互发生接触的连续轨迹约束任务运动规划问题,利用纯刚体碰撞模型,通过上述四个步骤设计规划器,在机器人轨迹/力约束下进行运动规划。搭建WMMR系统实验平台,通过WMMR离散位形约束下车-臂协调典型任务（动态运输、动态抓取/放置）和连续轨迹/力约束下车-臂协调典型任务（开门）,从运动学、动力学两个层面,验证了基于滚动优化的运动规划算法框架的有效性。本文工作和成果为解决冗余、超冗余移动操作机器人在多物理约束、高维度空间以及动态环境下的运动规划提供新思路。