近年来,随着我国人口老龄化的发展,众多工厂面临劳动力短缺、劳动力成本上升的难题;在“工业4.0”、“智能制造”理念的驱动下,“机器换人”正在由理想转变为现实,越来越多的工厂开始使用自动化搬运设备代替人工搬运,以提高生产效率、降低劳动强度及降低成本等。在电子类生产车间中,产线物料运输空间狭小,并且搬运设备需有足够的定位精度与产线机构对接。磁条导航搬运机器人无法实现角度定位,激光导航搬运机器人对工作空间有较高的要求,均难以满足任务需求。针对上述问题,研制了一款基于二维码导航定位的搬运机器人,该机器人可全向移动,并具有规划和跟踪曲线路径的能力,对物料输送路径不规则、空间狭小的工厂环境具有很强的适应能力;基于二维码还可实现精确定位,可与生产线对接机构进行精确对接,实现全自动物料搬运。论文的主要工作和取得的研究成果有:首先,对搬运机器人的工作场景和约束条件进行了分析,确定了机器人的性能参数和主要功能,设计了机器人的整体系统框架。分析了差速驱动、舵轮转向驱动和全向驱动的优缺点,结合现场狭窄工作空间,设计了基于麦克纳姆轮的全向驱动机构;针对工作场景地面存在凸起和凹槽的实际情况,完成了车轮悬挂机构的机械设计,使得机器人对±10毫米的凸起和凹槽具有良好越障能力;根据移载任务需求,完成了物料移载平台机械结构设计;并完成了控制系统硬件设计,满足机器人的功能要求。其次,根据轮系与车载坐标系之间的坐标变换关系建立了麦克纳姆轮的运动学模型;设计了基于二维码的机器人导航定位方式。针对高精度导航和生产线对接机构精确对接需求,采用二维码作为人工路标实现了机器人的精确定位;为了实现机器人在无二维码区域内的导航,设计了基于陀螺仪和编码器的惯性导航方式;使用卡尔曼滤波算法完成了陀螺仪和编码器的数据融合,并使用二维码测量数据周期性的校正惯性导航定位误差,实现了搬运机器人的全局定位和局部定位。然后,根据车辆运动学模型建立了搬运机器人的跟踪误差模型,以Lyapunov判据为基础,设计了路径跟踪控制器,并使用仿真验证了路径跟踪控制器的可行性;考虑实际运动过程中的不确定时延,结合运动学模型约束,实现了机器人的三个自由度联动运动控制,选取路径长度作为非时间参考量,使用梯形曲线规划速度,将基于时间的路径跟踪控制器转化为非时间参考的路径跟踪控制器,提出了直线路径下参考位姿的计算方法,使用仿真验证了路径跟踪控制器的可行性,实现了搬运机器人的在非时间参考系上对直线参考路径的跟踪。在直线路径跟踪的基础上,采用Bezier曲线拟合任意路径,将Bezier曲线参数作为中间变量,选取路径长度为非时间参考量,使用梯形速度规划,并提出了 Bezier曲线跟踪下的期望机器人位姿计算方法,使用仿真验证了非时间参考系下搬运机器人对任意曲线的跟踪。最后,完成控制系统软件设计,并设计实验证明了上述定位算法和路径跟踪算法的可行性,并对所做工作进行了总结,提出展望,指出有待进一步研究和改进的方向。