随着科学技术的飞速发展,室内服务机器人越来越多地应用于医疗领域,设计一种可以在室内自主导航的护士助手机器人具有重要的研究价值和市场前景。但是护士助手机器人的自主导航定位是目前研究中的重点与难点,因此本文分别对基于激光雷达技术的实时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)和移动机器人自主导航技术进行了理论研究和实验,并使用机器人操作系统(ROS)搭建了一套基于激光雷达的SLAM和自主导航系统。首先,论文介绍了护士助手机器人国内外发展现状,针对护士助手机器人的导航功能,设计了护士助手机器人自主导航系统,分析了选用的护士助手机器人底盘和硬件配置,根据底盘驱动方式,研究了差速驱动轮式移动机器人运动模型。针对护士助手机器人的传感器与软件系统,研究了激光雷达的测距原理和机器人操作系统(ROS)。其次,分别研究了基于粒子滤波的SLAM算法原理和基于图优化的SLAM算法原理,并分析了基于改进Rao-Blackwellized粒子滤波的Gmapping算法和基于图优化的Cartographer算法。使用ROS仿真软件Gazebo搭建仿真环境与护士助手机器人模型,通过运行Gmapping算法和Cartographer算法使机器人模型在仿真环境中进行建图仿真实验。通过比对Gmapping算法和Cartographer算法的建图效果,提出各自的优化方案,并确定护士助手机器人导航仿真实验使用优化后Cartographer算法建立的地图。在确定导航地图的基础上,研究了基于A~*算法的全局路径规划方法和基于动态窗口法(DWA)的局部路径规划方法,并通过Gazebo验证了护士助手机器人在仿真环境中自主导航和避障的功能。最后,使用搭载导航系统的护士助手机器人在逸夫楼三楼中进行建图与路径规划实验。通过控制机器人分别使用优化后的Gmapping算法和Cartographer算法进行建图试验,并分析了两种算法的建图效果,试验验证了优化后的Cartographer算法建立的地图更符合实际环境,因此选用该算法建立的地图作为在真实环境中进行护士助手机器人自主导航试验的地图。根据地图环境,通过设置目标点测试了护士助手机器人基于A*算法规划全局路径的能力,在规划好的路径上设置多个障碍物测试了护士助手机器人基于动态窗口法(DWA)规划局部路径的能力。通过实验证明了该系统可以使护士助手机器人实现构建地图与自主导航的能力。