随着计算机视觉、传感器和人工智能等技术的快速发展,基于视觉的自主移动机器人已广泛应用于工业生产、家居服务、医疗康复等社会生产生活领域。其中,环境感知系统利用同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术为机器人提供必要的定位及环境信息,这对保障机器人的视觉导航具有重要的意义。近些年,人们对移动机器人在未知环境下的适应能力和定位精度提出了更高的要求。然而,目前的环境感知系统平台存在体积大、功耗高导致环境适应能力不强,以及感知信息不充分、多传感器数据的时间戳误差大导致定位精度不高等问题。因此,本文以嵌入式计算平台为基础,设计了基于多目视觉惯导融合的环境感知系统硬件平台,并研究了环境信息获取方法,实现了一种轻量化的环境感知系统平台。论文的主要工作包括以下几个部分:首先,针对目前环境感知系统平台体积大、功耗高,感知信息不充分等问题,本文设计了一种基于多目视觉惯导融合的轻量化环境感知系统硬件平台。基于英伟达Jetson TXl核心板模块,设计标准的模块化外围接口电路,实现了环境感知系统平台嵌入式计算单元的设计;基于多个AR0144视觉传感芯片和MPU9250惯性测量芯片,设计多传感器驱动电路,实现了环境感知系统平台传感单元的设计;同时,基于相机曝光补偿的硬件同步触发线的思想,设计传感单元的硬件同步触发电路,实现了环境感知系统平台同步触发单元的设计。其次,针对多传感器数据的时间戳误差大的问题,本文提出了一种环境信息获取方法。通过采用误差分析、校正优化的方法,减小了噪声对传感器数据的影响;并根据精确时间协议,设计多传感器时间戳同步方法,降低了多传感器触发时刻的时间戳误差;同时,设计感知信息匹配算法,提高了多传感器数据与时间戳的匹配精度。最后,为验证本文设计的轻量化环境感知系统平台的性能,本文从多传感器触发的精度、环境信息获取方法的精度、轻量化环境感知系统平台的综合性能等方面进行测试实验。实验结果表明,采用硬件同步触发线的触发方式,触发精度在500微秒以下,保证了环境感知系统平台的多传感器的同步触发;所提出的环境信息获取方法的时间戳精度在微秒级别,减少了环境感知系统平台的信息获取误差;轻量化环境感知系统平台实现了机器人室内环境的定位和建图,能够达到预期效果,验证了所设计的环境感知系统平台具有良好性能。