自1947年第一台遥控机械手被发明以来,工业机器人的广泛应用极大地提高了人类的生产力。而随着机器人技术、智能化技术的日益成熟,机器人的应用场景也从单一的工厂车间拓展到了人类生活的方方面面,室内服务机器人就是其中一项重要的领域。在室内服务机器人的相关研究和开发中,自主导航是一项核心技术,也是机器人能够顺利地完成各种服务(如安保巡逻、物体抓取)的必要条件。但传统的地图建模和导航方案多采用二维激光传感器,建立室内环境的二维平面地图,难以满足复杂室内环境中的导航需求。论文从室内服务机器人自主导航的应用需求和关键技术出发,设计并实现了一套低成本、高效的室内移动机器人三维地图构建和导航平台,致力于实现较为精准的室内三维导航方案,并为上层应用提供一致的数据接口。该平台架构以面向服务的机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)软件框架为基础,实现了传感器的数据采集、处理,三维地图构建,定位和导航等复杂功能。基于ROS的分布式节点模型和消息的发布-订阅模型,可以实现节点的动态增减、节点间的数据共享以及远程的数据接收和命令发送。采用微软Kinect RGB-D传感器作为获取三维环境信息的主传感器,搭配北阳URG-04LX-UG01二维激光传感器以提高自定位精度。即时定位与地图构建过程中采用了特征点匹配算法和全局闭环检测算法,确保了三维点云拼接的准确性。采用基于八叉树的数据结构对三维地图进行存储,既能够较好地保留完整的环境信息,又减少了数据存储量和计算量。通过使用投影法将三维地图投影生成二维栅格地图,进一步减少了导航过程的计算复杂度,能够满足机器人在复杂室内环境中精确导航的需求。论文按照上述设计和方案,使用实验机器人进行了一系列的测试和实验,验证了该方案的可行性和高效性。