地图构建是保证移动机器人真正实现自主移动、导航等功能的重要前提,是环境感知的重要方面,是实现机器人智能化的关键技术之一。为实现自主高精度的地图构建,本文构建了一套移动机器人自主地图构建系统,实现了移动机器人定位与建图、视点选取与路径规划。具体研究内容和成果如下:(1)为实现移动机器人在室内环境中自主构建三维地图,构建了一套基于激光雷达的低成本、高精度移动机器人系统,分别设计了机器人的感知模块、数据处理模块和驱动控制模块;并通过实验测试验证了移动机器人各系统模块的功能,测试结果表明该系统满足本文的性能需求。(2)为了实现室内大场景的三维地图构建,首先针对移动机器人的室内定位问题,提出了一种融合激光雷达、惯性器件和里程计的组合定位方法,该方法使用惯性器件与里程计组合定位得到高频位姿输出,并通过点云匹配得到的低频位姿进行修正,实验结果表明,有点云匹配修正和无点云匹配修正相比,定位误差减少了75%;然后针对地图构建方式,分别设计了基于站点匹配的构图方法和连续构图方法,通过实验验证了构图方法的可行性,并对移动机器人构建出的地图和标准地图进行了对比分析与实验,其中基于站点匹配地图构建的平均误差为0.0012m,连续构图方法所得地图的平均误差为0.0019m,与位姿无点云匹配修正的构图结果相比,精度提高了34%。(3)为实现移动机器人在未知环境中自主构建地图,首先设计了基于最大未知信息探知量的视点选取方法,该方法对比候选视点探知的未知信息量,选取能够获得最大未知信息量的视点;然后针对移动机器人从当前位置到下一视点的路径规划问题,采用基于A*算法的最佳路径搜索方法,规划出一条最短距离的无碰撞路径;最后,通过实验验证了视点选取方法和路径规划方法的可行性,实现了对未知空间的自主、高效、可靠的地图构建。