近几年来,研究轮式机器人驱动失效后的持续通过能力已成为移动机器人控制领域的重要研究方向。本课题是在哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目:移动机器人持续运动能力的容错运动特性研究的支持下,主要研究非平坦地面环境中机器人出现驱动失效故障而不能正常行驶后,依靠机器人自身的控制策略和构型变换脱离困境保持一定级别的持续通过能力(行驶能力),完成机器人的移动任务。首先,在非平坦路面上,考虑到在驱动轮失效的情况,剩下的驱动轮有时仍然可以提供充足的动力使车体继续移动,为了使车体驱动轮失效后可以继续完成原定任务,需要对其进行准静态力分析以了解失效对移动机器人的影响。根据不同的驱动失效情况,为了有效的利用驱动失效后剩余驱动轮的动力,对不同驱动力分布情况提出变换构型。通过基于二次规划法优化解得驱动失效后的力平衡方程判断此时崎岖路面下移动机器人的通过性,并针对不同情况对力平衡方程进行MATLAB仿真。其次,研究移动机器人的非线性控制。因为考虑到移动机器人在非平坦路面下不可避免的打滑,这也使得系统的数学模型无法实时准确得出,所以需要考虑一种具有较好的鲁棒性的非线性控制方法:利用反步法的思想,对移动机器人轨迹跟踪的误差微分方程进行滑模变结构控制,设计反馈控制律。第三,采用双目摄像机作为视觉传感器,对于移动机器人进行控制。对移动机器人的上位机进行视觉反馈设计,基于LabVIEW软件对双目视觉的信息采集、分析进行编程设计进而结合滑模变结构非线性控制理论得到的反馈控制律,根据不同车体构型的情况下实时的得出控制系统的输入。最后,在装备双目视觉的移动机器人样机上对考虑驱动轮失效情况下的路径跟随进行对比实验。实验中通过下位机采集了各轮的速度,电机的电流信息,IMU (惯性测量单元)信息,同时通过双目视觉采集了路径跟随的误差信息。通过对实验分析,验证移动机器人在驱动失效情况下,通过构型变换与自身的控制策略完成路径跟随的能力。