近年来,移动机器人在工业生产线产品输送、快递物流行业货物运送以及危险区域救援机器人等领域发挥着越来越重要的作用。与目前较为成熟的轮式移动机器人不同的是,全方位移动机器人可以在各个方向进行移动而不改变本身所具有的位姿。全方位移动机器人应用的本质是路径跟踪控制问题,对其路径跟踪控制问题的研究受到国内外学者和众多机构院校的关注。本文设计了一种基于麦克纳姆轮的四轮式全方位移动机器人,通过结合软件算法与硬件设计,完整实现了机器人的运动控制、自主定位与路径规划等功能。搭建这样的一个完整机器人移动系统,需要机器人自身具备环境感知、自主定位、认知与决策以及运动控制四个模块。本文采用视觉传感器Kinect相机来获取周围环境信息;依靠视觉SLAM算法,通过图像帧之间的特征匹配完成机器人的自身定位与环境地图构建;依靠路径规划算法实现认知与决策,计算机器人从起点前进到目标终点的最佳路径;根据相应的控制算法和当前的位姿状态,驱动电机移动实现运动控制。建立全方位移动机器人的运动学模型以实现底盘电机之间的控制关系。为了实现对机器人的实时控制,本文设计了一款功耗低,抗干扰能力强和延时低的遥控器。通过对比电机内部编码器反馈的即时状态和遥控器的理想状态,采用PID控制算法实现无模型的路径跟踪控制。设计了一种三层系统作为全方位移动机器人的控制系统,包括感知层、决策层和控制层。采用FreeRTOS嵌入式实时操作系统作为三层控制系统运行框架,感知层负责管理全方位移动机器人传感器数据,决策层负责对传感器测得的信息进行分析和处理以实现路径规划,控制层负责实现电机精准控制。实验结果表明,本文设计的机器人控制系统跟踪误差低于13cm,并且角度误差不高于1度,能够满足工业需求。