随着现代工业和人机互助技术的发展,传统行业在定点加工和定点装配方式中具有的劳动强度大、效率低等缺陷得到改善。其中移动平台是一种集多种功能于一体的智能化物流转接系统,为现代设备制造、物流等行业提供了自动化和智能化的运输环境,改善了传统制造业的缺陷。而四轮Mecanum轮式的全方位移动平台有着在平面内全方位的运动、承载能力强以及对工作空间需求小等优势,因此被广泛应用在卫星装配和物流转运等应用场景中。本文结合项目要求设计一款搭载七自由度机械臂的四轮式Mecanum全向移动平台,主要研究内容如下:本文首先根据课题组的实际需求进行分析,并确定平台的主要性能指标,然后根据设计原则设计移动平台的整体结构。根据机械臂的工作空间和移动平台的承载重量确定平台的几何尺寸,并对移动平台的主要零部件进行有限元静力学分析,结果表明主要零部件结构达到了刚度及强度要求。此外,对Mecanum轮的布局进行了分析,最终设计了最优轮系布局方案,为后面移动平台数学模型的建立奠定了基础。针对全方位移动平台的运动学分析及虚拟样机仿真,根据Mecanum的运动特点,建立移动平台的运动学方程,求解出移动平台的运动与四轮角速度之间的关系。运用Adams软件对移动平台进行了虚拟样机仿真,并将仿真结果进行图形化,与运动学理论结果进行对比分析,验证了运动学理论计算的正确性。考虑到需要搭载机械臂后移动平台的稳定性问题,分析了空载情况和满载情况下移动平台的运动情况,结果表明在空载情况和满载情况移动平台的运动特性存在异同点。根据全方位移动平台的功能需求,确定控制系统总体设计方案,选择合适的硬件,搭建基于STM32的全方位移动平台的控制系统,并对控制系统的上位机界面、下位机软件进行设计。依据反演控制器的思想,基于backstepping反演法逐步设计出全向移动机器人的轨迹跟踪控制律,运用Matlab仿真软件中进行轨迹跟踪仿真实验,仿真结果表明,基于backstepping的反演控制器使得系统可以快速跟踪给定的参考轨迹,证明所设计的轨迹跟踪控制算法的有效性。最后,进行全方位移动平台仿真及驱动控制验证实验,分析移动平台的运动稳定性并验证其性能指标。其中仿真实验主要包括爬坡仿真实验和越障仿真实验。以此验证移动平台在爬坡和越障过程中的稳定性情况。移动平台驱动控制验证实验主要包括直行运动测试、横向行驶运动测试、斜向行驶运动测试和绕自身旋转运动测试,以验证移动平台运动学的四轮角速度和平台运动的理论数学关系,并验证了可以通过改变四个Mecanum的角速度的大小和方向来控制移动平台的运动方式这一关系。