现今阶段无论是在服务行业还是对于个人家庭,机器人已经大量被广泛应用。对于家庭小型打扫机器人需要防止碰撞墙壁的同时还需要将墙角、墙沿打扫干净;对于自主高档机器人餐厅,要求送餐机器人能够从厨房运送餐物至顾客桌边,这就需要精确的室内定位技术以及导航系统。如果能够赋予机器人最佳的室内定位和室内导航方法,将很大程度的提高机器人工作效率。基于此背景,本文对室内自主导航系统进行了一系列的应用研究,主要包括室内红外固定信标的定位系统、改进粒子群算法的路径规划、基于里程计的室内导航等。本文针对特定的室内环境,工作研究的主要内容有:首先,设计了基于室内红外信标的定位系统。该定位系统是由红外信标、移动机器人小车接收摄像头、摄像头垂直和水平方向转动部分、垂直和水平方向角度传感器部分组成。红外信标预先固定在室内墙壁上方,无论机器人小车移动与否,机器人小车上的摄像头始终追踪红外固定信标。当机器人小车移动之后,读取垂直和水平方向角度值与系统初始化之时的角度差值,通过此角度差值和信标的位置信息计算机器人小车的室内坐标。其次,由于得到的定位数据存在误差,通过K-grouping误差补偿算法将室内定位数据进行处理,得到较为准确的室内定位信息。该方法将大量的室内坐标定位点进行融合处理,对定位的数据进行误差补偿,提高了定位信息的准确性。最后,在室内红外定位系统的基础上进行了室内机器人小车的导航工作。机器人导航是指,机器人按照已规划好的路径从给定的起始点准确无误的移动至给定终点的过程。故本文根据实验环境设计了基于改进粒子群算法的机器人小车实验行走路径。建立了里程计导航模型,分析了里程计导航中的累计误差及累计误差消除的办法。利用在机器人小车轮子上安装的编码器,在已经规划好的路径上按照里程计导航方法,进行了整个室内定位导航系统的整体实验研究。通过对实验结果分析表明该室内定位导航系统的各模块均满足室内定位导航系统要求,总体实验结果符合预设标准。本文为室内定位导航系统的研究提供了新思路和新方法,具有很高的参考价值和实际意义。