经过各国学者二十余年的探索和发展,多移动机器人协作研究已经在国防和军事、工业工程以及人类日常生活中占有重要空间。多机器人协作任务俨然已经是机器人领域的一大研究热点。想要更大程度的促使多机器人系统更高效快捷地完成任务,除了在选用更高精度机器人和更高灵敏度的传感器这些方面采取措施之外,采用更加合理有效的运动规划和协作方式也是众多研究者追求的目标。本文将轮式机器人作为研究对象,以传感器的环境感知作为背景,对多机器人合作定位、编队控制及避障策略等相关问题进行了分析与研究。多机器人坐标系统模型的建立是编队规划过程的基础性问题,本文对常见的几种坐标系统(全局坐标系统、机器人的局部坐标系统及传感器坐标系统)进行分析综合,建立了多机器人系统的坐标模型。并且通过对机器人内部传感器(里程计)的位姿估计模型及外部传感器(激光测距仪)的数据模型进行分析,帮助系统中机器人充分了解周围环境信息。结合本文中选用实验平台配备的传感器设备,提出了一种基于相对位姿观测的多机器人协作定位方法,仅利用视觉融合激光测距仪的测距信息来直接获取Follower与Leader之间的相对距离和角度信息。在多机器人系统编队控制方面,本文建立了“领航-跟随”结构模型,通过引入概念机器人“虚拟跟随者VirtualR”,将编队任务转化为了对虚拟跟随者的实时位姿跟踪任务,并为FollowerR设计出一种基于运动学控制器的编队控制算法,使多机器人系统最终形成所期望的结构队形。在障碍物环境下,综合考虑其编队控制任务过程中的环境约束,研究了一种动态的队形变换优化策略,通过自主选择队形变换模式(Zero变换、队形收缩变换和结构变换),获得最优拓扑结构,使机器人编队更易发挥团队优势。在研究过程中,通过MATLAB仿真软件和HR-I型实验平台对理论成果进行了一系列的实验验证,结果表明:本课题对多机器人协作领域的求知和探索具有一定的理论意义和实践价值。