近年来,随着制造业生产力的提升,仓库原材料和产品数量不断增加,存储及运输压力持续加大,给传统的人工仓库带来了巨大的挑战。自动化立体仓库的优点愈发凸显,成为了未来仓库发展的趋势。仓储机器人是自动化立体仓库的关键设备之一,具有作业时间长、响应速度快、综合成本低、经济效益高等优点。导航技术是仓储机器人最核心的技术之一,目前在仓储机器人系统中应用最广的是磁导航和二维码导航。这两种导航方式需要在地面上粘贴磁条或二维码形成预设路径,机器人按照预设路径行驶,并完成作业任务。但这两种导航方式不仅存在路径改造柔性差的问题,而且还存在磁条和二维码易破碎、开胶、污染等缺点。针对上述问题,本文基于激光雷达的实时定位技术与路径跟踪技术,研制了一款具备良好环境适应性和路径调整能力的仓储机器人。本文具体研究内容如下:(1)分析了仓储机器人的工作场景和任务流程,确定了机器人的主要功能和设计指标,设计了机器人的整体系统框架。针对仓库地面存在的凹槽、凸起以及坡度等不平整特性,本文设计了一种适用于非结构化环境的驱动轮悬挂机构,能够根据地面的起伏自适应调节悬挂系统的行程,并利用有限元法完成了结构仿真,优化了设计参数。在此基础上,本文通过建立力学模型,研究了机器人的越障能力和倾覆性,确保机器人在非结构化仓库环境中具有良好的适应性和稳定性。(2)在激光雷达数据从局部坐标系到全局坐标系转化的基础上,研究了误差产生的机理,建立了机器人的观测模型。针对机器人在仓库环境中很难创建高精度特征地图的难题,本文提出了一种自适应阈值对数据的快速分割以及固定阈值对数据的精准分割的双阈值分割算法,提高了数据分割速度和拟合精度。本文针对仓库环境的多变特性,建立了在自然环境中匹配高精度特征地图实现粗定位和在目标点附近匹配反光板实现精定位的双切换定位模型,提出一种基于法线特征的匹配方法,解决了在自然环境中特征易缺失而导致匹配度不高的问题。针对仓储机器人在非结构化环境中运动稳定性下降的问题,在解决机器人定位精度低的问题的基础上,本文利用路径跟踪算法和PID控制算法实现了仓储机器人的稳定路径跟踪控制。(3)通过对机器人的机械结构、定位导航系统、运动控制系统以及路径跟踪控制系统的集成,完成了仓储机器人的平台搭建。基于匹配地图和反光板技术设计了激光雷达的室内定位系统,根据路径跟踪算法设计了运动控制系统;然后编写了仓储机器人运动控制系统软件、室内定位系统软件,利用软硬结合的方式,完成了驱动电机速度采集实验和室内环境反光板标定实验。最后进行了仓储机器人的室内定位和路径跟踪实验,验证了定位导航系统的定位精度以及路径跟踪控制算法的有效性。