کنترل حرکت ربات های متحرک چرخ دار علاوه بر کاربردهای عملی آن، چالش تحقیقاتی مهمی نیز به شمار می رود که در دهه های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته و انواع روشهای نوین کنترلی برای هدایت این گونه ربات ها پیشنهاد شده است. انتخاب حسگر مناسب برای دریافت اطلاعات جهت هدایت ربات های متحرک یکی از مسایل مهم در طراحی و ساخت آن به حساب می آید. با توجه به کاربرد و نحوه عملکرد این رباتها، نیاز به حسگرهایی با وزن کم و دقت بالا محسوس است. حسگرهای متداولی که در ربات های متحرک زمینی استفاده می شوند، شامل سنسور لمسی، رمزگذار چرخ (انکودر)، سیستم تعیین موقعیت جهانی (جی پی اس)، سنسورهای سمت حرکت (هدینگ) شامل ژیروسکوپ و قطب نما، شتاب سنجها، واحد اندازه گیری اینرسی، سنسورهای فاصله یاب و دوربین دیجیتال هستند. دوربین دیجیتال از جمله حسگرهایی است که به منظور دریافت اطلاعات محیط، درک و شناخت ربات استفاده می شود. سایر حسگرهای موجود به دلیل محدودیت هایی که دارند نمی توانند به تنهایی مورد استفاده قرار گیرند. کنترل و هدایت ربات متحرک مبتنی بر فیدبک بینایی از جمله مباحث متداولی است که به طور ویژه مورد توجه قرار گرفته است.

به طور کلی مساله هدایت ربات با استفاده از فیدبک بینایی به سه صورت شامل:

- کنترل مبتنی بر بینایی بر مبنای موقعیت ربات 

- کنترل مبتنی بر بینایی بر مبنای تصویر 

- ترکیبی از هر دو روش 

در حالت اول، از ویژگی های به دست آمده از تصویر موقعیت ربات در محیط سه بعدی فضای کارتزین تخمین زده می شود. در واقع قانون کنترلی با استفاده از اطلاعات بخش پردازش تصویر به دست می آید. از جمله معایب این روش، نیاز به بازسازی و اندازه گیری مسافتها یا موقعیت است. این روش علاوه بر زمان بر بودن موجب کم شدن دقت اندازه گیری نیز می شود. در حالت دوم، هدایت ربات با استفاده از ویژگیهای تصویر دوربین در فضای دوبعدی (تصویر) استفاده می شود. در این روش، هدف اصلی کنترل و هدایت ربات در مسیر مطلوب است و نیازی به بازسازی موقعیت ها و مسافت ها نیست. به علاوه، از به وجود آمدن خطای مربوط به مدل سازی سنسورها و کالیبراسیون دوربین جلوگیری می شود. همچنین در این روش امکان دنبال کردن نقطه موجود در تصویر بدون خروج از محدوده دید دوربین وجود دارد. روش سوم، به منظور غلبه بر مشکلات دو روش توسعه یافته و محدودیت های این دو روش را تا حدی برطرف می نماید. در مطالعه ای به منظور طراحی الگوریتم برای ربات متحرک دنبال کننده انسان از روش مبتنی بر بینایی استفاده شده است. در این روش، الگوریتم ردیابی از مدل دینامیکی که با گذشت زمان تکامل پیدا می کند تغییرات آنی در تصویر را لحاظ می کند. در پژوهشی دیگر، کنترل کننده بهينه ردیاب به همراه تشخیص هم زمان عمق به کمک دوربین همه جهته را ارایه می دهد. در این مقاله هدایت ربات متحرک در مسیر دلخواه انجام می شود. همچنین اطلاعات عمق ویژگی های مورد نظر به صورت همزمان به کمک قاون تطبیقی به روزرسانی می شود.

با توجه به وجود قیود داخلی و محدودیت های سرعت که در ربات متحرک وجود دارد، استفاده از کنترل مدل پیش بین بر مبنای بینایی ماشین مورد توجه پژوهش ها واقع شده است. برخلاف روشهای کنترلی موجود که در آنها قانون کنترلی براساس خروجی گذشته سیستم به دست می آید.کنترل مدل پیش بین MPC روشی بهینه مبتنی بر مدل است که از پیش بینی خروجی آینده سیستم برای به دست آوردن قانون کنترلی استفاده می کند.

از جمله مزایای MPC  شامل ساده بودن فرمول بندی مساله، تنظیم ساده پارامترهای کنترل کننده با تغییر تعریف تابع هزینه، بهینه بودن، سادگی در تعمیم به سیستمهای چند ورودی۔ چند خروجی، قابل استفاده برای سیستمهای نامینیمم فاز و فرآیندهای ناپایدار، استفاده مستقیم از مدل های غیرخطی برای پیش بینی، جبران تاخیر و امکان درنظرگرفتن قیود روی ورودی - خروجیها مانند محدودیت های عملگرها می توان اشاره کرد. تحقیقات MPC روی ربات متحرک عمدتا روی مساله پایداری، بهینه سازی یا مدل سازی سیستم متمرکز است. مساله پایداری در بسیاری از تحقیقات مربوط به ربات بررسی شده است؛ اما به دلیل وجود قیود متفاوت روی سیستمها و نوع ربات مورد استفاده، روش های تحلیل متفاوتی دارد.

کنترل مدل پیش بین قابلیت پیش بینی رفتار ربات تا چند مرحله جلوتر را داشته و می تواند به نحو مطلوب عملیات کنترل و هدایت ربات را انجام دهد. در این روش، تابع هزینه به صورت دنباله ای از ورودی کنترلی و حالت های سیستم تعریف می شود و کنترل مدل پیش بین با بهینه سازی این دنباله، بهترین پاسخ برای کمینه کردن تابع هزینه را ارایه می دهد.