随着祝融号成功在火星登陆,意味着我国正式开启了火星探测的序幕。作为在探测计划中携带仪器设备的星球车,它的稳定性,车轮滑转率,能量利用率等各个指标都需要达到一定的要求。目前星球车运动控制方式有牵引力控制,滑转率控制,等速控制等方式,但星球车传动比大,力控方式会导致损耗比较大。同时由于地形和地面介质的复杂性,实时监测土壤机械性能来判断最佳滑转率并不容易。等速控制会增加车轮的滑转和整车的功耗。针对此问题,本文对星球车的运动协调控制进行了一系列研究。为研究轮速协调控制,需确定星球车在任意时刻下的悬架姿态以及轮地接触角。因而,提出了一种基于地形和车体约束下星球车姿态的估计方法,该方法是以摇臂转向架式六轮星球车作为研究对象,结合正运动学坐标变换构建了从车体到车轮的变换矩阵。通过轮下接近点搜索确定了轮地接触点,并利用非线性多目标优化的方法求解相应的星球车悬架位姿。在考虑车体侧倾以及大坡度地形等条件下,对该方法进行了改进,提高了优化的准确性和快速性。利用差分的方法估计了悬架角速度,以及轮地接触角。通过离散和连续地形下的仿真验证了算法的有效性。为了降低星球车在行进过程中的滑转率和能量损耗,提高车体在崎岖地形上的运动性能,提出了一种基于恒定车体速度的轮速协调控制分配方式,该方法通过运动学建立了从车体到车轮速度的分配原则,实现对各车轮轮速的实时协调调节。通过联合仿真的方式证实了该方法的有效性。为确定协调控制算法在星球车实际应用中的效果,将激光雷达与星球车相结合,把地形点云的采集和处理作为算法的输入,在仿真和实验中验证了轮速协调算法能够在崎岖地形下能有效调节车轮轮速,在降低滑转率的同时降低耗能,避免车轮间的内力,有效的提高星球车的运动性能。