随着社会的发展和科学技术的不断进步,机器人已经成为人类从事各项工作的得力助手。本文研究的是一种特殊类型的移动机器人系统,这类机器人系统是由牵引车拖挂着许多节刚体小车组成的,这些小拖车是相互铰链在一起的,并且运行在一个平面上,牵引车位于最前端,执行类似于汽车那样的运动,驱动轮可以前后运动,转向轮可以左右转向,拖车被动跟随牵引车,这样的机器人系统称为拖挂式移动机器人系统(Tractor-Trailer Mobile Robot,简称为TTMR)。移动机器人的一个重要应用就是运载货物,拖挂式移动机器人作为一种服务机器人在运载货物方面具有它独特的优点,因为它的拖车节数可以灵活改变,所以会提高工作效率,降低成本费用,拖挂式移动机器人可以用于自动化工厂,机场,火车站,航运码头,核环境等劳动力强度大和危险的场合,执行物料传送,行李搬运,货物运输等任务,具有广阔的应用前景。路径跟踪是移动机器人进行运动控制的主要问题。路径跟踪控制的目的是使拖挂式移动机器人沿着给定的几何路径行驶,并且满足一定的精度要求,使拖挂式移动机器人在有障碍物的环境中工作时,不会偏离规划的路径与障碍物发生碰撞,所以移动机器人的路径跟踪控制是一个非常实际的问题。拖挂式移动机器人由于其多车体的存在,使得路径跟踪这一问题变得特别复杂,特别是倒车跟踪成为这类机器人控制的难点,引起了国内外研究人员的广泛关注。拖挂式移动机器人系统是一类典型的欠驱动,非完整,非线性的控制系统,它的理论分析,系统设计,运动控制等方面的问题与单体移动机器人相比具有很大的差异,它不仅在车体之间存在着轴向角约束,而且牵引车的转向机构也存在转向角约束,很难将单体移动机器人的研究成果直接应用到拖挂式移动机器人上面,这类机器人是国内外学者研究的难点和热点。本文针对拖挂式移动机器人的路径跟踪控制问题主要完成了以下几个方面的工作:第一:分析了拖挂式移动机器人的运动学特性,建立了带一节拖车的拖挂式移动机器人的运动学模型,并在此基础上对系统的运动学模型进行了数值仿真,验证了建立的运动学模型的正确性,为后文进行拖挂式移动机器人路径跟踪控制的研究奠定了理论基础。第二:针对拖挂式移动机器人的路径跟踪控制问题,提出了一种基于模糊-LOS(Line-of-Sight)方法的控制器,该控制器可以使拖挂式移动机器人正反向跟踪折线路径,并且表现出良好的动态特性和跟踪精度。第三:由于拖挂式移动机器人的高度非线性和非完整性,仅仅使用一个简单的传统PID控制器很难实现跟踪任务,所以提出了一种基于PID-LOS方法的控制器,该控制器同样可以使拖挂式移动机器人实现正反向跟踪折线路径,并且表现出较好的运动特性。第四:为了验证提出方法的有效性和可行性,本文进行了拖挂式移动机器人路径跟踪控制实验,并且取得了良好的控制效果。第五:为了对拖挂式移动机器人进行实时监控,提高拖挂式移动机器人工作的安全性,设计了拖挂式移动机器人的人机交互界面。