机器人足球世界杯是最近二十几年全世界范围内兴起的高技术含量的对抗比赛。其中涉及到了通信、多传感器融合、计算机技术、决策、对策、图像处理、智能控制和机器人学等多个领域。RoboCup足球赛不仅提供了一个很好的竞赛平台，使科研人员的研究成果用于实践，而且由于媒体的大力宣传，使更多的大专院校和科研机构参与其中，进一步推动机器人足球的发展。论文主要以RoboCup中型组为研究背景，对三轮全向驱动足球机器人的轨迹规划及跟踪控制进行了研究。首先，对三轮全向足球机器人建立了多种非线性系统模型（包括运动学和动力学模型），对其速度可达域和加速度可达域等特性经行了分析。其次，分析了移动机器人的控制方法，结合三轮全向足球机器人的运动学和动力学模型设计了一种基于微分平坦的轨迹规划，不但设计了考虑各种约束条件的轨迹规划，而且分析和设计了给定起始点的轨迹规划。利用微分平坦的性质结合动态优化方法通过matlab优化工具箱中的fmincon函数对三轮全向移动机器人进行轨迹规划。最后提出了一种基于输入变换解耦的轨迹跟踪控制方法，并对所规划的最优轨迹进行了跟踪控制。仿真和试验数据表明，本文设计的轨迹规划算法不仅能够保证输入力矩饱和的限制，而且能够使时间和能量函数达到最优，即可生产一条最优的可行轨迹，表明了该算法是实时有效的。