ULD(Unit Load Device)是航空运输中用来装载货物的集装设备,其作用是更好地处理大体积、多规格的航空货物运输。机场ULD分拣存在效率低、时效性差、耗费人力、建设资金高昂等问题,而这些问题可以通过移动机器人解决。与传统移动机器人不同的是,机场ULD分拣移动机器人需要具备灵活、载重大、重心低、运行精度高以及可靠性高等特点。本文依靠企业单位委托项目,与国内知名物流公司顺丰合作,研究一款应用于机场ULD分拣的四差速全向移动机器人,并设计了基于积分模型预测控制的轨迹跟踪控制器。本文主要的研究内容如下:(1)提出了一种基于差速驱动的四差速全向移动机器人模型。该模型继承差速驱动低重心、控制精度高特点,通过四对差速单元提高载重能力,可实现全向运行,满足机场ULD分拣对于移动机器人要求。(2)建立了四差速全向移动机器人的数学模型。在分析四差速全向移动机器人运动特性基础上,对差速驱动单元进行运动学分析,建立了完整的四差速全向移动机器人的运动学模型;对四差速全向移动机器人进行动力学分析,搭建动力学模型。(3)构建了积分模型预测轨迹跟踪控制器。以移动机器人数学模型为基础建立预测模型,并设计目标函数和约束使控制器满足二次线性规划。将积分作用与模型预测控制结合,形成积分模型预测控制器,通过仿真验证了积分模型预测控制器算法的有效性和可行性。(4)构建了四差速全向移动机器人软件和硬件系统。在完成理论分析的基础上进行实验验证,搭建了四差速全向移动机器人的实验车,同时使用Vsiual Studio的MFC软件框架开发了移动机器人车载单机程序,通过大量的实验对比,验证本文所开发的四差速全向移动机器人模型的可行性和积分模型预测控制的先进性和有效性。(5)模拟了四差速全向移动机器人运行场景,验证四差速移动机器人具有载重大、重心低、灵活和可靠性高等特点,可解决机场ULD分拣效率低、时效性差、耗费人力等问题。