自主定位导航作为移动机器人的关键技术之一,是赋予机器人移动感知和行动能力的重要因素。其中,定位模型和导航算法是机器人自主定位导航技术的核心。目前,室内定位模型大多存在成本高、有效性差等问题,限制了移动机器人的应用场景。常用的导航算法容易发生“维数灾”现象且无法处理非线性约束问题,难以保证机器人导航的实时性和可靠性。基于以上现状,本课题采用QR二维码作为位置标识信息载体,并在此基础上结合机器视觉与路径规划算法设计开发出移动机器人室内定位导航系统。本文的主要研究内容包括以下几个方面:1、针对目前移动机器人定位导航中存在的问题,设计了移动机器人室内定位导航系统方案。该方案内容包括定位与导航方案设计、控制算法架构设计以及机器人管理平台设计等。2、结合QR二维码制作成本低,识别准确率高等优势,建立以QR二维码为位置标识信息载体的定位模型。该模型通过相机获取投影仪投射到天花板上的矩阵二维码图像,并利用机器视觉相关算法处理图像确定移动机器人在世界坐标系下的位姿。3、综合A*搜索与蚁群算法在解决全局路径规划问题上的优势特性,提出了以改进A*搜索作为蚁群算法中启发式信息函数的混合路径规划算法。通过计算机模拟软件仿真算法实现效果,结果显示混合路径规划算法比传统启发式算法迭代次数下降60%,路径弯曲次数减少50%。4、由处理器、控制器、相机、投影仪、编码器和电机等构成实验平台硬件基础。开发了实验平台软件,以满足实验中移动机器人运行状态的可视化显示要求。5、基于搭建的实验平台进行定位导航实验,分别测试移动机器人完成直线定位、矩形定位、无障碍环境地图导航和有障碍环境地图导航的功能及性能表现。实验数据表明,在3m*4m的实验环境下,本文设计的基于二维码的定位方案可实现机器人实时全局定位,定位精度达到8mm。较传统导航算法,提出的混合路径规划算法导航能够在存在障碍物的地图环境下实现平滑路径导航。本文研究可以有效地提升移动机器人的智能化水平。