近年来,随着机器人技术的发展,各个领域开始逐渐地结合机器人技术打造智能化产业。随着我国医院服务的需求逐渐增大,医护人员的缺口也在逐年增加。医用配送机器人是移动机器人技术在医院服务领域的一种应用,其目的是为了缓解医院内医护人员的工作强度及压力。针对目前医用配送机器人多采用单车体结构导致存储量小的问题以及医院内的实际环境,本文设计开发了一款拖车型自主医用配送机器人,设计了拖车型机器人的关键机械结构,以及拖车型医用配送机器人的硬件和软件控制系统,分析并改进了机器人的SLAM算法和路径规划算法,实现了拖车型医用配送机器人的建图、定位及自主导航功能。本文主要研究内容如下:首先,设计了拖车型自主医用配送机器人关键机械结构。分析设计机器人的底盘结构,根据离轴式拖车的特点设计了两种拖车连接装置,并进行了三维建模,搭建了拖车型医用配送机器人的实验平台。其次,设计了拖车型自主医用配送机器人控制系统。在硬件方面,根据实际情况对机器人的控制系统各模块进行分析及选型,并完成了原理图的设计。在软件方面,分别针对上、下位机提出了总体方案,分析了上位机中各节点功能,下位机采用增量式PID算法实现驱动电机的闭环控制,并采用串口通信实现上、下位机的通信功能。再次,进行了 SLAM算法的应用研究。分析了影响SLAM结果的因素,并对传感器误差进行了分析及矫正。对基于滤波的Gmapping算法和基于优化的C artographer算法的定位及建图原理进行了分析对比,提出了本文的建图思路。针对Cartographer算法建图错位的情况提出了一种基于里程计信息匹配的回环检测方法,提升了建图效果与质量。第四,研究了拖车型机器人的路径规划算法。分析并选择A*算法作为拖车型机器人的全局路径规划算法,并对路径规划的流程进行了分析推导。对比选择动态窗口算法作为拖车型机器人的局部路径规划算法,分析了算法的工作原理,并针对拖车结构的运动特性提出了一种适用于拖车型机器人等多车体结构的动态窗口算法,最后运用MATLAB进行算法的仿真验证。最后,开展了算法验证实验。为了验证以上算法的可行性,使用自主设计并制作的拖车型医用配送机器人实验平台,分别进行了建图与定位、自主导航和避障实验。选择长廊环境和模拟病房环境作为实验环境,对比分析了Gmapping算法、优化前的Cartographer算法和优化后的Cartographer算法的建图效果、建图精度及鲁棒性。使用建立的最佳地图,分别在拖车式平台进行转弯导航实验和长廊避障实验,并对实验结果进行分析。实验验证了拖车型自主医用配送机器人可实现建图、定位及导航功能。本文针对医院环境的特点设计了拖车型医用配送机器人的机械结构,并在其基础上,设计了机器人的软、硬件控制系统,研制了拖车型自主医用配送机器人的样机;针对医院多为长廊环境,提出了基于里程计信息匹配的回环检测方法,改进了 Cartographer算法建图错位的影响;针对离轴式拖车的结构特性,提出了适用于多车体结构的基于路径跟踪的动态窗口算法。最后,通过仿真及物理实验,验证了拖车型医用配送机器人系统的有效性及实用性。