近年来随着科学技术的不断进步以及人们生产生活方式的转变,室内移动机器人已经进入发展快车道,开始从传统工业应用领域走向多样化商业服务,从小规模试用阶段踏入大批量生产应用。可以预见,移动机器人将会大规模普及,进入各行各业。在此背景下,本文主要针对现有移动机器人功能实现和内部设计上存在的问题,设计一款低成本通用的定位建图模块,能够独立实现同时定位与地图构建功能,以期降低室内移动机器人设计难度和功能性成本,具有重要的现实意义和实际应用价值。本文的主要工作如下:首先,对定位建图模块进行系统设计。硬件方面,在确保实现设计功能的基础上,以低成本小体积的原则对模块所需芯片和传感器进行对比选型;并根据它们之间的连接关系设计了硬件系统框架和控制电路;软件方面,使用一种分布式系统框架对各部分数据进行封装处理和发布,同时配置了移动端APP方便模块的使用。其次,对模块所用三种传感器的基本原理做简要分析,并根据理论与实际需求对各传感器原始数据进行预处理。针对一些特殊物体/环境单激光雷达无法有效识别的问题,提出一种超声波和激光雷达数据融合的方法,用于提升建图质量。该方法使用标定的模型将超声波雷达部分测距数据转换为类点云形式,再与激光雷达数据融合,用于后续环境地图构建。然后,对比多种主流激光SLAM方法,选择建图效果最好的Cartographer作为定位建图模块核心功能框架,并对其中各部分算法的基本原理和实现步骤进行阐述。针对低成本激光雷达测量范围较小,容易产生连续缺失数据的问题,提出一种融合缺失信息的扫描匹配方法。该方法利用室内环境下激光雷达的缺失数据集合计算方向角变化,可以与姿态传感器的角度测量值进行互补,增强扫描匹配算法运行的速度和鲁棒性。最后,将设计好的定位建图模块置于在实际室内环境进行实验。经过对比分析,实验结果表明:1)模块的软硬件系统功能正常,基本性能参数也达到实际使用需求;2)玻璃隔断环境下,使用基于上述数据融合的方法构建的环境地图效果更好。