随着机器人应用领域的不断拓展，人们对于机器人的作业要求也逐渐向大范围、高难度的方向发展，这就要求机器人具有更大的活动空间和更强的适应能力。作为传感器、执行器、运动规划密切结合的活动载体，轮式移动机器人因为仅使用相对简单的机构和控制即可实现高速稳定的移动，所以具有广阔的应用前景和商业价值，其研究也越来越受到人们的重视。而机器人足球比赛恰恰为研究者提供了一种试验平台和评价各种理论与技术的客观方法，它涉及到当前人工智能的大多数主要热点。在众多的机器人足球比赛项目中，全自主式机器人足球比赛成为引人注目的焦点。本文就是以自主式机器人足球为研究背景对机器人控制的体系结构、自定位、实时视觉、多传感器融合、复杂行为设计、控制软件设计等方面展开研究，并将研究成果应用于自主研发的机器人“牛牛”。 机器人的系统组成决定了它所能完成的任务。根据参加足球比赛这一核心任务，本文详细分析了各种系统组成部分并依此设计了“牛牛”的处理器系统、底层控制系统、传感器系统、运动系统、通信系统和供电系统并提出了基于混合式结构的控制体系结构。 随着自主移动机器人在各领域的广泛应用，开放式的机器人控制器设计已成为国际潮流。本文提出了基于进程间通讯的自主式机器人控制结构，并以此为基础设计实现了“牛牛”的控制系统。该系统基于Windows操作系统，采用面向对象的思想设计，可以完成复杂任务。 足球比赛时要求机器人面对着复杂多变的场上形势以最快速度做出反应。本文分析了足球机器人的行为决策特点，根据四层决策结构模型采用产生式的推理方式设计了机器人的决策系统。并针对自主式机器人足球比赛的特点，提出自定位的方法。对自主式机器人进行路径规划，提出最短切线路径算法。 动作的设计与完成水平是比赛胜负的关键因素。全面规范的动作设计，准确有效的动作实现对于足球机器人决策系统设计是极其重要的。本文对机器人系统进行运动学建模，针对位置、速度双闭环的运动控制系统结构设计出适合足球比赛的基本动作函数和组合动作函数并对其进行仿真研究。在此基础上应用于实际系统中，并在全国机器人足球比赛中得到验证，取得良好效果。