经济社会的不断发展依赖于矿产资源的大量消耗,这都离不开矿工的辛勤劳作。世界各地无论是发达国家还是发展中国家矿难时有发生,严重威胁着矿工的生命安全。矿难发生后,救援人员在不了解矿洞内部实际灾难情况下,贸然进入发生灾难的矿洞可能会发生次生灾害危及救援人员的人身安全,矿用救援机器人能够在灾难发生的第一时间对矿工进行有效的搜索与救援,能够及时发现被困人员以及对被困人员进行有效的救援。传统的救援机器人行走机构多数采用履带行走机构,很少考虑到机器人在颠簸环境下运行的稳定性和机器人运行的智能化。小型悬挂系统能够提高履带机器人行走的稳定性,避免出现较大的颠簸,同时救援机器人有两套控制方案自主导航和遥操作两种方案,保证机器人能够高效智能的进行搜救工作。本文工作主要如下:首先,分析了国内外救援机器人研究现状,总结了在机器人领域领先国家的救援机器人研究的最新成果以及目前救援机器人存在的不足,提出了设计地面适应能力强的自主导航救援机器人作为本文研究的重点。其次,设计并完成了机器人控制系统的硬件电路,包括车载CPU的选型、底层MCU的选型,人体传感器的设计、无线收发模块的选型、无线视频模块的集成、无刷驱动器的设计选型、有毒气体传感器检测电路的设计、车载电池的设计、电源电路的设计、遥控手柄的设计,对各模块电路进行了单独测试并集成。使用了 ROS程序框架设计的新思路,使得移动机器人SLAM开发周期缩短,代码之间可以单独设计,提高了代码设计效率,同时基于ROS的导航功能包可以方便的移植到其他的移动平台,提高代码的共享性与复用率。使用VB开发了一款上位机界面,通过上位机界面可以显示矿洞内部的实时环境数据,给救援人员提供第一手的现场信息。再次,完成机器人运动模型分析,以及机器人运动模型误差分析。并通过PID控制算法对机器人进行运动控制,克服了本体传动误差与模型误差导致的“不走直线问题”,并给出相应的实验测试数据。为了验证机器人在不同路面上行驶的平稳性,进行了机器人运动性能仿真,通过仿真观察机器人在凸台,斜坡以及凹凸路面上行驶时质心在竖直方向上的加速度、速度、和位移变化曲线。然后,完成了 SLAM程序的两个最基本的功能——定位与构图。完成对蒙特卡洛定位算法与贝叶斯栅格地图构建算法研究、分析,并通过ROS实现相应的SLAM程序,通过实验验证机器人定位的可靠性与栅格地图构建的有效性。完成Dijkstra轨迹规划算法的研究、分析,并通过相应的ROS程序设计实现轨迹规划功能,通过底层Arduino实现轨迹信息的接收,控制机器人沿着规划的轨迹实现自主移动。最后,把机器人系统硬件,软件以及机械结构进行集成,测试机器人的整体性能,通过实验可以得到机器人的最大运行速度可以达到3m/s,可以轻松攀爬30°的斜坡,并且能够平稳的越过300mm的沟壑,在砂砾、滩涂等崎岖路面可以平稳快速的行驶。能够实时监测并传回矿洞内部的视频信息与有毒气体的浓度信息以及温湿度信息,在黑暗的环境中可以通过车载LED车灯实现照明。