球形机器人是指一类将运动执行机构、传感器、控制器、能源装置都内置于一个球形壳体内部、利用球形外壳驱动行走的系统的总称。与轮式、足式和履带式的机器人相比，具有控制简单，运动灵活和效率高等优点，使其在军事、民用、工业、太空探索等领域有广泛的研究和应用前景。但是球形机器人离实际应用还有较大距离，一个主要的原因是定位与导航问题尚未得到很好的解决。本文针对球形机器人的定位与导航存在的问题展开研究，提出基于球形机器人的视觉定位和导航方法，并设计出球形机器人定位导航系统，验证提出方法的可行性。　　 首先，针对国内外球形机器人导航定位方法的研究现状进行分析，指出了其中存在的问题，提出了新的球形机器人导航和定位方案。在此基础上根据球形机器人的运动特点，建立了球形机器人视觉观测模型，为球形机器人视觉定位和导航提供基础。　　 其次，研究球形机器人定位和导航算法，提出了基于双目视觉结合陀螺仪的视觉里程计定位方法；提出了基于立体视觉的栅格地图构建方法以及基于栅格地图的路径规划算法。　　 再次，根据提出的定位和导航方法，设计球形机器人定位导航系统的软硬件方案，在Linux环境下利用图像处理工具完成了定位和导航系统的实现。　　 最后，进行球形机器人定位与导航实验，通过对实验结果和数据的分析和研究，验证了所提出的定位与导航方法的精确性、实时性和可行性。总结研究成果，并进行展望。