非完整移动机器人应用领域广泛,现已成为机器人研究领域的热点。本文对路径规划这一非完整移动机器人研究中的重点问题展开理论与应用研究,针对不同环境设计了与之相应的路径规划算法,使得非完整移动机器人可有效完成具有自主环境适应能力的路径规划任务。针对环境已知情况,本文提出一种基于栅格点的全局路径规划算法。该算法采用改进距离传播算法规划出完整路径,然后使用三次样条插值光滑路径以满足非完整约束的要求。在栅格点的基础上构建三维状态空间中的状态格,由此组成非完整路图并采用A~*算法搜索可行路径。针对存在狭小空间的环境特点提出了多层状态格算法,从而保证障碍物周围状态格的数量显著增多但自由区域内的数量无明显变化。基于优化思想提出了一种路径规划算法,该算法充分考虑机器人与目标点的距离及角度、机器人速度以及障碍物这三种因素的影响,并通过建立导航评价函数将路径规划问题转化为离散优化问题。借鉴动态窗思想确定机器人速度的搜索范围,并以此为基础利用遗传算法完成机器人最优避障速度的求解。针对环境部分已知情况下的路径规划问题,提出了一种全局最优和局部快速避障相结合的混合路径规划方法。全局路径规划采用改进距离传播算法规划出远离障碍物的局部目标点序列。依据激光测距信息提出一种导向控制算法可实现机器人的局部路径规划,并能保证针对未知障碍物的快速避障。仿真结果和实际复杂室内环境下的实验结果均验证了所提方法的有效性和实用性。本文最后对基于POMDP的导航系统作了探索性的研究,重点讨论了在实现POMDP过程中的状态估计与动作决策问题,为今后开展POMDP导航研究奠定了基础。