基于解耦式主动脚轮的移动机器人是一类新型的全向移动机器人,特别适合狭小空间的货物搬运,具有很高的社会经济价值。该类机器人特殊的构型,在实现全向移动功能的同时也给系统造成了驱动冗余的问题,造成运动控制的困难。为促进基于解耦式主动脚轮全向移动机器人的发展,使其能够真正应用于实际工业中去,本文针对该类机器人关键技术中的运动控制进行深入研究,提出分层控制的设计理念,上层实现机器人运动的跟踪控制,下层实现运动的分配控制,并分别基于运动学模型和动力学模型实现移动机器人的轨迹跟踪控制。首先,本课题回顾了全向移动机器人的发展历程,突出解耦式主动脚轮实现机器人全向移动的各种优势,并总结了国内外关于移动机器人运动控制的重点研究内容。其次,构建了由两个解耦式主动脚轮组成的全向移动机器人,并对解耦式主动脚轮的工作原理做了说明,计算了基于解耦式主动脚轮移动机器人的自由度。基于串并联理论,将主动脚轮视为三自由度的机械臂,移动机器人视为多机械臂的平台。在理想运动情况下,构建了机器人的运动学、静力学模型。并基于galil的硬件伺服驱动系统和基于ROS的软件系统,搭建了机器人的控制系统。在基于运动学模型的跟踪控制方面,本课题对脚轮打滑干扰做了分析,建立了包含打滑干扰的全向移动机器人运动学模型。基于多传感器信息融合技术实现机器人的运动状态的速度估计与航迹推算,并对打滑做了估计。紧接着,建立了移动机器人运动过程中的跟踪误差动态模型,并结合反步法设计了上层轨迹跟踪控制器。基于逆向运动学实现了脚轮速度的分配,建立整体控制框架。然后,本课题分析了控制参数对机器人系统稳定性的影响,通过仿真与实际实验验证了控制方法的有效性。为进一步研究机器人的运动控制,本课题又从动力学的角度进行探究。针对脚轮的非完整约束特性,本课题基于第一类拉格朗日方程建立了解耦式主动脚轮的动力学模型、摩擦力简化模型,并将其转化为工作空间下的整体动力学模型。基于整体动力学模型,设计了上层滑模轨迹跟踪控制器。在下层力矩分配方面,将带约束的分配问题转化为最优化问题,采用拉格朗日乘子法求解该优化问题,实现机器人运动过程中合内力最小。然后,设计李亚普诺夫函数对系统的稳定性进行分析与证明,通过仿真实验验证了控制器的效果。本文分别基于解耦式主动脚轮全向移动机器人的运动学模型和动力学模型提出了分层次的轨迹跟踪控制器,充分考虑了全向移动平台的冗余驱动的特性,为全向移动平台后期的推广应用提供了技术保障。