轮式移动机器人(wheeled mobile robot,WMR)是典型的非完整系统,由于受到非完整约束,其运动控制难度较大,是近几年移动机器人研究领域的热点问题。轮式移动机器人因其结构稳定、环境适应能力强等特点,被广泛应用于科考、排险、救援等各大领域。本文主要研究在复杂环境中轮式移动机器人产生纵向滑动干扰时的控制策略,系统地讨论了轮式移动机器人的建模方法、自适应跟踪控制器设计、滑动参数识别与预测、系统稳定性分析等关键问题,主要工作总结如下:(1)建立轮式移动机器人的打滑模型。针对轮式移动机器人在野外复杂环境中作业时出现轮子打滑、系统“纯滚动无滑动”的假设被破坏导致基于理想约束模型所设计的控制器不可用的问题,本文对其打滑特性进行分析,引入滑动参数描述打滑现象,建立结合环境的轮式移动机器人的运动学模型。(2)设计轮式移动机器人的自适应控制器。基于轮式移动机器人的位姿误差模型和Backstepping方法设计自适应轨迹跟踪控制器,并构造Lyapunov函数证明了所设计控制器的稳定性,针对控制器中未知的控制参数,通过极点配置策略实时在线整定。最后针对滑动参数未知的情况,基于滑模变结构控制理论设计滑模观测器对滑动参数进行估计,并对观测器的收敛性进行分析。(3)提出基于视觉的滑动参数预测方案。针对轮式移动机器人在复杂环境中作业时因轮胎附着力不够而造成的打滑现象,打滑发生后才进行控制导致控制滞后的问题,本文提出基于视觉的滑动参数预测方案。使用相机采集前方道路彩色图像信息,并通过提前训练好的SVM多分类器识别出道路种类信息,将该信息与滑动参数增量表进行匹配,得到滑动参数的预测值。最后设计滑动参数融合方案,将观测器的观测值和分类器的预测值进行融合后,作为控制器中未知滑动参数的估计,从而实现提前控制。(4)仿真与实验验证。为了验证上述针对轮式移动机器人驱动轮打滑所设计的自适应控制器的有效性,本文基于MATLAB/simulink仿真平台搭建模块,分别选择直线与圆形两种参考轨迹进行跟踪控制仿真验证,仿真结果表明融合后的控制效果在本课题多种提出方案中最优。并使用实验室(2,0)型轮式移动机器人平台进行实验验证,实验结果表明了跟踪控制器的有效性。