随着移动机器人技术的不断发展以及人们对生活水平要求的不断提高,用于家居服务的室内移动机器人需求量越来越大。然而能够应用于室内服务场景的移动机器人技术的研究还不成熟,难以实现移动机器人在室内服务场景中的安全导航避障与操作。本文针对室内移动机器人在家居服务场景下的结构硬件通用设计指标与方法、移动机器人对室内环境的感知模型、室内移动机器人环境地图建模、室内全局路径规划以及针对室内行人的动态避障等关键问题进行了研究。室内服务场景下的移动机器人应用不同于传统的工业移动机器人,所以首先本文针对室内服务场景下的移动机器人设计进行了需求分析,提出了相应的技术指标。根据提出的需求与技术指标,进行了室内移动机器人的结构设计,重点分析了其轮系设计以及悬挂设计以满足室内平稳移动的基本功能。进行了室内移动机器人的硬件系统设计,对机器人用于控制与感知的重要硬件进行了选型与通讯设计。为了实现移动机器人的导航避障功能,本文对移动机器人的硬件模型与感知模型进行了构建。首先,进行了差速移动机器人的运动学建模、感知模块中里程计的建模、感知模块中激光雷达的建模。提出了前后双激光雷达的移动机器人感知方案。对移动机器人导航基于的地图框架进行了介绍,进行了地图模型的构建,采用了多层代价地图的结构,针对激光雷达的盲区提出了增加虚拟障碍层代价子地图的解决方案,针对室内的动态行人提出了增加动态行人层代价子地图的解决方案。对移动机器人的建图算法进行了分析,使用gmapping的建图算法完成了实验环境的地图构建。如何在静态环境与动态环境中实现无碰撞的路径规划是安全导航的重要任务。本文采用了全局路径规划与局部路径规划相结合的室内移动机器人安全导航框架。其中,全局路径规划算法采用了基于图搜索的A*算法,针对室内家居的应用场景,提出了家居环境中导航时关键点、关键路径的概念,进而提出了基于A*的分段式并行全局路径规划算法,提高了室内环境中全局路径规划时的搜索效率。局部路径规划采用了TEB时间弹性带算法,同时通过行人检测算法与动态行人代价层代价子地图的配合实现了对动态障碍物的轨迹规划。最后,通过机器人操作系统ROS搭建了室内移动机器人的软件系统,对硬件驱动、建图算法、代价地图框架、全局路径规划算法、局部路径规划算法等进行了代码实现和系统集成。基于设计的室内移动机器人硬件平台进行了软件部署与运行,完成了室内移动机器人在直线行驶和90度转弯行驶情况下的狭窄环境通过性实验、室内环境下动态行人额避障实验以及双激光雷达方案的地图更新实验。实验结果表明,该室内移动机器人能够很好地完成室内环境下的导航与动态避障任务。