在科技高速发展的今天,变电站也迎来智能化、无人化的发展,变电站智能化的发展就需要倒闸操作机器人的稳定、高效、可靠的工作。为了让倒闸操作机器人更加的智能化和自主化,本文研究出了基于激光雷达结合同步定位与地图构建理论(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)的导航技术,并对其中的SLAM、机器人定位建图和机器人导航与避障三个关键问题进行了深入研究,最后采用机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)来对整个设计研究进行仿真验证。针对SLAM算法,其应用原理是倒闸操作机器人在激光雷达的探测下,并结合坐标系的转换公式,在SLAM算法下形成环境地图。本文对SLAM构建的四种地图进行优缺点分析,并选出栅格地图作为本次课题的导航地图。针对机器人的定位建图研究,先对机器人的定位问题进行了分类,找出倒闸操作机器人的应用类型;然后分别详细的介绍了目前应用较为广泛的马尔科夫定位算法和卡尔曼滤波定位算法的数学模型。随后,分析了两种定位算法的优缺点,给出一种改进的RBPF-SLAM定位算法,该算法的优点是减少内存占用量、节约计算时间,并进行Matlab仿真验证,验证该算法具有高度的收敛性和可靠性。并对SLAM算法的建图步骤与原理进行详细介绍,与定位建图算法进行综合,就可绘制详细的导航地图。针对机器人的导航与避障研究,首先,为机器人的安全考虑,将机器人所获得的环境信息进行了一定的膨胀处理,得到一幅代价地图,并应用该代价地图进行导航与避障操作。倒闸操作机器人的导航算法就是全局规划算法,分别给出了Dijkstra算法和A*算法,并运用Matlab对两个算法进行仿真比较,得出A*算法更加高效,所以本次课题的机器人导航算法采用A*算法。倒闸操作机器人避障算法就是局部规划算法,给出传统的动态窗口法,详细分析其优缺点,做出改进后得到改进的动态窗口法,相较于传统的动态窗口法提高运算速度、加快了系统的运行效率,应用Matalb对两种算法进行比较验证,得出改进的动态窗口法的速度更快而且更加准确。然后,将全局规划与局部规划进行结合,给出混合路径导航算法的操作步骤,并在倒闸操作机器人进行倒闸操作时运用精调装置,使得倒闸操作完美完成。最后,采用ROS系统对整个设计方案进行仿真验证。运用仿真软件先构建出一个双轮差分机器人,前面是万向轮,机器人车顶中心带有一个激光雷达。再利用ROS中的gazebo工具搭建模拟实验环境,最后分别进行机器人的定位建图和导航避障的实验。仿真结果表明,该设计方案真实可靠、可操作性强。