移动机器人是当前国内外机器人领域的研究热点,其相关理论与应用的研究成果极大地改善了当前工业生产和社会服务的质量。自主导航作为移动机器人研究的关键技术,是移动机器人智能化和实用化的基础。针对当前移动机器人通用性差、导航精度低等问题,本文基于ROS(Robot Operating System,开源机器人操作系统)完成了轮式机器人视觉导航系统的设计,实现了地图构建和路径规划功能。针对机器人开发过程中代码可复用性差、各功能间耦合程度高等问题,本文对ROS系统的技术特点和运行机制进行了深入的分析。结合自主导航机器人的功能需求和ROS系统的特点,以低成本、高通用性为目标,完成了轮式机器人视觉导航系统的硬件结构与软件框架的设计。在环境地图的构建方面,本文分析和比较了基于粒子滤波的RBPF-SLAM算法及其改进算法Gmapping的原理和关键步骤,建立了轮式机器人导航系统的运动控制和传感器观测模型,并针对移动机器人在ROS系统中地图构建功能的实现方式做了分析与参数配置。在路径规划方面,本文分析了 Dijkstra、A*、RRT、人工势场法和动态窗口方法等算法的原理与关键步骤。针对全局路径规划中基本RRT算法收敛速度慢、稳定性差等问题,提出了引入变概率目标偏向思想和随机树扩展节点选取策略优化的改进RRT算法,增强了算法的快速性和稳定性。仿真和实验部分中的室内导航效果验证了 Gmapping算法和改进RRT算法在移动机器人未知地图构建和已知地图中全局路径规划的可行性与有效性;实验过程中对ROS功能包(集)和节点的灵活运用也验证了本文导航系统的可移植性和扩展性。