搬运机器人技术是当前我国经济发展形式下的必要技术,也是保证我国制造业向技术密集型平稳过度的保证条件。在当前服务机器人发展火热的背景下,本文借助已有的机器人控制实际应用的成功经验,给出了一套低成本的基于ROS的搬运机器人控制系统设计实现方案,成功的将目前市面上常见的电动堆垛车改造成为了一种搬运机器人。研究内容主要包括以下部分:首先,论文结合工厂端的实际需求明确了系统的设计需求,根据设计需求给出系统的总体硬件设计框架,还有软件的总体设计方案和整体流程,硬件主要包括上位机、核心运动控制器、激光雷达和传感器模块的选型等等。对搬运机器人原型和扩展功能的各个控制单元进行深入研究,通过对控制单元中各执行环节之间的控制信号测量分析,确定了系统的传输协议、编码标准以及各环节中控制信号转换。然后对搬运机器人建立了运动学模型,按照前馈—反馈控制原理,利用模型预测算法实现了对参考轨迹的跟踪;同时针对原始的模型预测算法中二次规划求解器实时性差、计算数据较大等缺点,提出了一种改进的原对偶神经网络二次规划求解器方法,用李雅普诺夫稳定性分析方法对控制器的稳定性和收敛性进行了分析,验证改进后的控制器的跟踪性能。最后对轨迹追踪算法分三个试验进行了试验验证。第一组试验,对纯追踪算法、Stanly算法和模型预测控制算法进行了对比仿真试验;第二组试验,利用建立的搬运机器人模型对改进前后的模型预测控制算法进行了不同速度下的仿真验证;第三组试验,在工况环境下,将改进的模型预测控制算法应用到搬运机器人上进行了实际工程测试。三组试验的结果表明,本文给出的基于ROS的搬运机器人控制系统解决方案可以实现工厂端给出的系统设计要求,系统能够完成轨迹跟踪、搬运货物,验证了机器人控制系统的实用性和算法的有效性。