局部路径规划和运动控制在户外轮式清扫机器人的自主清扫中有着重要的作用,如何在复杂的户外停车场路况下实现高效、安全地清扫是清扫机器人研究的难点和重点。本文以户外停车场的清扫工作为研究背景,对户外轮式清扫机器人的局部路径规划和运动控制展开研究,以提高路径跟踪精度和清扫效率,重点针对局部路径规划、移动机器人的运动控制等关键技术进行研究,本文的主要工作如下:1、户外轮式清扫机器人系统及其运动学建模。首先对户外轮式清扫机器人的软硬件平台进行了介绍,接下来对坐标系间的速度转换关系进行推导,最后对四轮独立驱动独立转向的底盘运动学模型和运动学内参模型进行建模,并在ADAMS进行了仿真验证。2、基于动态窗口法(dynamic window approach,DWA)的局部路径规划方法研究。首先针对DWA速度空间对环境考虑不足的问题,建立垂直载荷模型,对加速度约束进行进一步约束。然后针对DWA轨迹推算环节考虑较为理想的问题,假设轮式里程计与激光里程计之间的位姿变化量呈线性关系,对轨迹推算进行实时补偿。最后针对DWA全向模式在弓字形路径下遍历效率较低的问题,对行走策略进行了优化,并在Gazebo下进行了仿真验证。3、户外轮式清扫机器人的运动控制系统设计。根据实际工作环境和机器人底盘结构设计了运动控制系统,并针对行驶过程中的意外状况如通讯断开、定位丢失等情况进行了应对策略研究,并在实物场景下进行了实验验证。针对清扫机器人启停时由于惯性力较大造成车体剧烈抖动的问题,对S型加减速策略进行改进研究,保证小车平稳启动和刹车,并在ADAMS下进行仿真验证。4、系统实验与分析。首先介绍了实物平台的整体系统结构,然后根据清扫过程中的不同清扫场景分别进行了弓字形路径跟踪实验、直线行驶避障实验和垂直载荷优化实验。实验结果验证了基于DWA的局部路径规划和运动控制系统的有效性。