随着机器人技术和智能控制技术的迅速发展,移动机器人的地图构建与路径规划在工业生产、智能家居等领域得到了广泛应用,逐渐成为了人们生产生活中的重要组成部分。在移动机器人地图构建领域,视觉传感器具有成本低、场景辨识能力高等优势,成为了获取环境信息的主要途径。同时随着移动机器人需求的逐渐扩大,人们对移动机器人的智能水平有了更高的要求,因此需要对其进行深入研究。本文以室内场景下移动机器人的视觉导航为应用背景,基于视觉和机器人操作系统对移动机器人的地图构建与路径规划进行了相关研究,主要工作如下:全向移动机器人视觉导航系统搭建。以小型全向移动机器人搭建硬件平台,以Linux操作系统和机器人操作系统搭建软件平台;建立移动机器人与深度相机坐标系,并对相机进行内外参和深度对齐标定;同时对麦克纳姆轮运动学模型进行求解,实现对移动机器人的全向控制。基于视觉地图构建和目标检测算法,设计了一种移动机器人地图构建与定位方法。首先利用视觉地图构建算法建立环境稀疏点云地图,并通过点云处理方法将其转化为半稠密点云地图和八叉树地图,然后投影至平面生成栅格地图用于移动机器人导航。同时使用目标检测算法对环境路标进行识别并将其信息映射至地图中。移动机器人通过地图导航时,利用路标当前位置与历史位置的差值对移动机器人位置进行矫正,提高其定位稳定性。基于全局路径规划算法和图形学算法,设计了一种移动机器人弯道路径平滑处理方法。首先利用全局路径规划算法规划初始全局路径,然后判断路径的大幅度转弯处并在初始路径的基础上应用Bresenham画圆算法进行路径优化,提高移动机器人在弯道处的的通过速度与平稳性。基于搭建的全向移动机器人视觉导航系统进行实验验证。在数据集和具体实验环境中,对设计的移动机器人地图构建与定位方法、路径优化算法分别进行了实验验证,实验结果证明了所设计方法的有效性和可行性。