在人工智能技术的推动下,智能机器人技术得到了迅猛的发展和应用。服务机器人作为智能机器人的一种,在人们的日常生活中也起到越来越关键的作用。随着人们对于医疗服务水平的要求不断提高,医护人员的工作强度与工作压力逐年增长,设计一套应用于医院环境的服务机器人系统将大大减轻医护人员的工作负担。本文的主要研究内容如下:首先,分析本文所使用的两轮差分式机器人底盘的运动模型与航迹推算公式,对激光测距模型与激光雷达的观测模型进行建模。分析机器人在空间中的坐标变换问题,在机器人操作系统(ROS)中建立本文所使用的机器人的仿真模型,并进行传感器数据仿真和机器人运动测试。其次,分析粒子滤波SLAM和图优化SLAM原理,对gmapping和Cartographer两种SLAM算法进行仿真对比,选用Cartographer作为本文SLAM模块的方法。分析全局路径规划算法和局部路径规划算法的原理,并使用A*全局路径规划算法与DWA局部路径规划算法相结合作为本文的路径规划模块的方法。将SLAM模块与路径规划模块结合起来,形成本文的服务机器人自主导航方法,并通过仿真验证自主导航算法的有效性。然后,为了实现服务机器人的自主地图探索功能,提出一种基于图像处理的地图前沿探索方法。该方法利用图像处理的方式将地图前沿从地图图像中提取出来,选择最佳的待探索地图前沿和最佳的待探索目标,结合之前本文设计的机器人自主导航方法,驱动机器人到达探索目标进行地图绘制在Gazebo仿真环境中对该方法进行仿真,证明该算法具有有效性。最后,对医院服务机器人系统进行总体设计,并搭建医院服务机器人的硬件平台。将SLAM算法、路径规划算法、机器人自主探索方法在硬件平台中进行测试,以证明其有效性。将整个服务机器人系统进行整合,并在实验室环境中模拟医院点滴室的工作场景,证明本文设计的机器人系统在实际环境中具有有效性。在实际的校医院环境中进行患者科室引导服务的实验,实验结果证明本文所设计的医院服务机器人系统可以完成引导患者到达相应科室的任务,系统整体具有可行性。