随着移动机器人的广泛应用,以及国家新一代智能发展规划的提出,机器人、自动驾驶、无人机等需求越来越广,路径规划是必不可少的技术环节,A*算法是一种常用算法,但其在寻路过程中存在耗时较长、路径不平滑的缺陷。本文研究对象为轮式移动机器人,而轮式移动机器人以蓄电池作为能源,存在能够提供的能量有限的限制,本文针对路径规划及能耗优化等问题开展以下几个方面的研究。（1）研究轮式移动机器人在运行时的能耗组成,建立了包括综合电机效率、地面摩擦、势能变化、速度变化、转弯等多因素的能耗模型;研究最优节点的搜索方式,提出能耗最优下轮式移动机器人作业路径规划最优节点A*算法（ONA*算法）,克服A*算法寻路耗时较长的缺陷;对比最短距离约束条件、能耗最优约束条件下A*算法路径规划仿真实验结果对比,ONA*算法既实现在单位距离能耗降低,又缩短规划寻路时间。（2）研究路径平滑问题,引入lazy theta*算法,其能使A*算法规划的路径平滑,将其从二维平面,或三维空间中无人机规划路径平滑,拓展至三维地形中的路径平滑,但存在不能平滑路径、不能避开众多坑洼地面的情形。在研究两节点直线方向经过的栅格坐标计算公式的基础上,提出一种基于地表距离计算方法的三维地形中lazy theta*算法应用研究,即研究路径最佳转折位置,提出一种改进父节点设立方式的最优转折点lazy theta*算法（OTLT*算法）。仿真实验验证表明所提OTLT*算法在实现三维地形中轮式机器人规划路径平滑同时,具有能够避开多数坡地和降低单位距离能耗及缩减算法运行时间的综合效果。采用三次均匀B样条曲线将路径转弯处折角平滑为圆角,提出ONA*算法、OTLT*算法与B样条曲线多策略融合算法,充分发挥ONA*算法、OTLT*算法的优势特性。（3）基于Unity3D,研究ONA*算法、OTLT*算法与B样条曲线多策略融合算法下轮式移动机器人规划路径可视化,搭建多策略融合算法仿真实验地图以及具有障碍物的机器人作业虚拟环境,动态可视化让移动机器人按沿着合算法所寻路径进行移动并绘制出移动路线,实时显示移动机器人的耗能情况,最后在虚拟现实工程中心实现移动机器人在虚拟作业环境避障运动的沉浸式漫游。