矿用空气压缩机是为煤矿风动机械和井下“压风自救”系统提供动力、供给新鲜空气和排除瓦斯气体与粉尘的重要设备,其稳定可靠地运行对保障煤矿的安全生产具有十分重要的意义。在煤矿空压机房中多台空压机轮流工作,用于保证煤矿井下的稳定供风,是保障煤矿安全生产的关键场所。目前,主要通过人工巡检的方式对空压机组进行状态监测,效率低、漏检率高、实时性差,导致煤矿生产中能源浪费和安全事故时有发生。此外,由于煤矿空压机房中机电设备数量多、噪音大、温度高且运行环境恶劣,巡检工人的劳动条件差。基于上述问题,本文以巡检机器人运动控制技术研究为背景,设计了适用于矿用空压机组的智能巡检机器人,研究了巡检机器人路径规划以及运动控制关键技术。论文主要研究内容如下:(1)分析了矿用空压机的工作特点和监测需求,设计了基于ROS操作系统的巡检机器人软硬件系统,建立了巡检机器人差速驱动运动学模型,并基于Simulink对巡检机器人运动学模型进行了仿真分析。(2)针对巡检机器人路径规划问题,设计了一种改进蝙蝠算法,引入惯性权重和莱维飞行优化了全局搜索中速度和位置更新方式,并利用柯西分布改进了算法的局部搜索机制,将改进蝙蝠算法应用于巡检机器人全局路径规划,提高了最优路径的求解精度。(3)分析了巡检机器人轨迹跟踪控制原理和差速驱动机器人两轮不同步对轨迹跟踪的影响,设计了基于线性误差模型的MPC轨迹跟踪控制器,通过改进蝙蝠算法对轮速PID控制器参数进行优化,设计了一种自适应差速补偿同步控制结构,并基于串级控制原理设计了MPC-APID分层轨迹跟踪控制器,建立了控制器的仿真模型,仿真结果表明其能够实现对参考轨迹快速准确的跟踪。(4)搭建了巡检机器人实验平台,在室内环境和煤矿空压机房中对路径规划算法、轨迹跟踪控制器以及同步控制性能进行了测试,验证了所提算法和控制结构的有效性。实验结果表明:巡检机器人通过全局路径规划算法能够设计出矿用空压机组最短有效巡检路径,实现参考轨迹的快速跟踪,自适应差速补偿同步控制结构能够有效提高巡检机器人两驱动轮的同步性。该论文有图76幅,表23个,参考文献93篇。