随着传感器技术、计算机科学、人工智能及其它相关技术的快速发展,移动机器人的相关研究日益迅猛,应用也越来越广泛。在制造、农业、探测等多种领域中代替人类完成恶劣、繁重或无法完成的任务:如极地考察、地震援救、太空探索及军事侦查作战等。随着各领域工作要求的提升,对移动机器人本身性能的需求也越来越高。地面自主移动机器人的控制及自主导航性能一直以来是业界关注的热点。本文重点研究地面轮式移动机器人系统的轨迹跟踪控制方法及其自主导航性能评估方法。本文通过分析国内外地面移动机器人的发展现状及趋势,了解地面轮式移动机器人的建模方法及自主导航关键技术。根据自主导航性能评估的需求,分析移动机器人位置精度、路径平滑程度及导航效率等指标的评估方法,为后文研究地面轮式移动机器人的轨迹跟踪方法及自主导航性能测试方法提供参考。首先,对移动机器人的非完整性及能控性进行分析,建立Pioneer-3移动机器人理想运动学模型;并考虑地表摩擦变化、负载变化及传动系统误差等不确定性干扰的影响,将所有不确定影响视为一种广义不确定力,并将其加入到移动机器人动力学模型中,最终建立含广义不确定干扰的地面轮式移动机器人动力学模型。其次,针对差动轮式移动机器人运动学模型和动力学模型,分别研究轨迹跟踪过程的运动规划与控制方法。基于运动学模型的轨迹跟踪方法可以获得机器人实现期望轨迹跟踪的运动规划值,而基于动力学模型的轨迹规划控制可以实现广义不确定力干扰下对期望轨迹的跟踪。本文采用反演滑模方法设计移动机器人轨迹跟踪控制器,得到轨迹跟踪控制律,并通过李雅普诺夫理论验证其稳定性;针对实际移动机器人受不确定干扰的影响,采用RBF神经网络对其进行在线逼近,并验证其稳定性。本文基于Pioneer-3移动机器人模型进行轨迹跟踪方法的仿真验证实验。然后,本文对自主移动机器人导航性能评估系统进行研究。建立自主导航性能评估指标体系;针对评估指标及自主导航过程,设计移动机器人自主导航性能测试方法,针对自主导航性能中动态轨迹跟踪性能;设计圆形路径、直线路径、正弦曲线路径和四边形路径轨迹跟踪实验方法,以评估地面移动机器人在固定曲率、零曲率、变曲率等各种轨迹下的自主导航性能;根据以上理论及自主导航能力测试需求,搭建硬件系统,并对软件系统进行模块化设计及相应程序的编制。最后,本文构建地面移动机器人轨迹跟踪实验平台及自主导航性能评估系统,通过对指定轨迹的跟踪实验,验证轨迹跟踪控制方法的有效性;通过对移动机器人自主导航性能的测试,验证移动机器人自主导航性能测试指标、方法及设备的有效性及实用性。