随着计算机和机器人学的发展,现代机器人已经不仅仅在工业制造方面,而且期待能在农业、林业、军事、医疗、文娱、家用、科学研究等许多方面得到广泛的应用。然而对于家庭服务机器人、患者看护、办公事物等高级工作而言,普通的工业机器人显得无能为力了。为此,我们开发了一个家庭服务机器人来完成家庭服务型工作。 随着研究的深入,人们对家庭服务机器人的自主导航能力提出了更高的要求,人们要求移动服务机器人在运动过程中能根据周围环境的变化而自主采取相应措施的能力也越来越高。因而,作为自主移动机器人“智能导航”的一个重要问题：同时定位和地图构建就显得尤为重要了,这也是当今国内外学术界面临的挑战性问题之一。 本文主要针对我们开发的家庭服务机器人的导航系统及同时定位和地图构建问题展开了研究。首先,本文对国内外室内移动服务机器人导航问题的研究现状、研究方法及其关键技术进行归纳和总结。其次,本文介绍了自主移动机器人的导航空间表示方法和定位方法,并对不同方法进行了详细分析,为本文的研究工作奠定了重要的基础。在综合分析超声波传感器特性和常用模型基础上,提出了基于平均分布模型的ATM方法对多超声波信息进行融合,给机器人提供了更准确的环境信息。 根据得到的准确超声波信息,本文研究了基于广义Voronoi图(GVG)的移动机器人地图构建及自定位算法,它利用超声波传感器的信息,采用增量式构造地图的方法。实验结果表明基于广义Voronoi图的机器人地图构建及自定位算法可以很好的工作,对于不同形状的环境以及障碍物都可以很好的处理。并且由于所有GVG障碍物信息都是根据传感器在线获得的本地数据,通过计算的增量式构造的,算法实时性好。