人工室外变电站巡检工作具有效率低、人力成本高、安全隐患大等缺点,因此采用巡检机器人代替人工完成巡检作业是大势所趋。而当前成熟的巡检机器人采用射频识别、磁轨等设施的方式实现导航功能,具有工程量较大,维护成本高等问题。本课题结合巡检机器人研究现状,对基于激光雷达的变电站巡检机器人的自主导航功能进行研究,有效降低了变电站巡检机器人的建设成本并提高了巡检效率。本课题主要从以下几个方面对变电站巡检机器人自主导航功能进行研究:（1）根据变电站的环境特点和巡检需求,从硬件架构、通信方案、软件等三个方面对巡检机器人进行设计,并对机器人主控单元、传感器组等各类硬件进行选型分析,完成了巡检机器人的设计与构建。（2）在总体架构的基础上,进行里程计和地图构建算法研究。为提高机器人的建图精度,采用惯性测量单元（Inertial Measurement Unit,IMU）和GPS进行数据融合的方式设计里程计。将粒子滤波和回环优化的两种建图理论相结合,提出一种改进Cartographer算法。仿真表明该算法有效提升了地图构建精度。（3）在完成地图构建的基础上,对机器人的自主导航算法进行研究。首先采用自适应蒙特卡洛定位算法（Adaptive Monte Carlo Localization,AMCL）获取机器人位置信息;然后基于A-Star（A*）和代价地图实现路径规划功能;其次为提高机器人运动精度、避免振荡现象,在动态窗口法（Dynamic Window Approach,DWA）基础上引入自适应步长策略,提出一种用于运动规划的改进DWA算法,有效避免了振荡现象并提高了机器人的运动精度。（4）以工业中心为例,进行室外测试,测试机器人地图构建与自主导航功能的精度、效率等性能指标。地图构建测试结果表明改进Cartographer算法所建地图整体畸变较小,能够准确反映巡检环境特征。自主导航测试结果表明本课题设计路径规划算法是可行的,而用于运动规划的改进DWA算法在实地测试下依然能够保持较高的运动精度,可满足变电站巡检的相关需求。