随着科学技术的不断发展,机器人也被应用到更加复杂的环境中,使得对自主式移动机器人能够自主完成任务的要求越来越高。移动机器人要能够在各种各样的复杂环境下工作,需解决未知环境下自主导航这项艰巨的任务,而未知环境下移动机器人的同时定位与地图构建是实现其自主导航的首要条件,也是移动机器人的关键问题。该类移动机器人主要应用于一些未知的或人类不宜接近的场所,如火灾现场等,保证无需人们进入现场也能获得该场所的环境信息。由于这样的环境中路面情况复杂,为了使移动机器人在各种复杂的路面上能够运动,本文采用履带式移动机器人平台,它比普通的轮式移动机器人有着更稳定的特性。本文设计了整个履带式机器人系统的硬件结构,包括超声波传感器模块、红外传感器模块、电机驱动模块、电源模块、电子罗盘模块、通信模块及主控板,并对主要传感器进行布局。使用MATLAB编写上位机界面程序,通过232串口和CC1100进行有线和无线通信,上位机界面实时显示机器人运行状况及轨迹和二维地图信息。系统的下位机程序使用C语言编写,文中给出了主要流程图及部分程序。文中对机器人进行了运动学建模,获得机器人的运动学模型,对超声波传感器获取的环境信息进行融合,对粒子滤波算法进行了改进,结合航位推算法和粒子滤波,实现移动机器人在未知环境下的定位及二维地图构建。算法程序由MATLAB编写,经过室内环境实验,验证了这种算法的可行性。