随着计算机技术和传感器技术的成熟,智能机器人已应用到工业、服务业、农业等多个领域,果园机械化是农业生产机械化的一个重要组成部分。利用果园机器人代替人工作业,能够有效提高果园作业自动化程度,提高生产效率,扩大果园种植规模。果园机器人的定位导航技术是果园机器人实现自主作业功能的一个重要基础,本文针对果园环境,设计了一种果园机器人的定位导航系统,开展并完成了如下主要工作:（1）通过对果园机器人定位导航系统的功能需求分析,在硬件和软件的层面上,对果园机器人定位导航系统进行了总体设计,并完成硬件集成和关键硬件的选型,基于软件开发的基本原则设计了软件总体框架。（2）针对果园环境的特点,设计了不依赖外界环境的以惯性测量元件辅助的基于里程计的航迹推算方法。分析了其定位方法和激光扫描匹配定位方法的优缺点,设计了一种基于改进的容积卡尔曼滤波算法的激光定位和航迹推算融合定位方案,能够有效利用多传感器的优点进行优势互补,提高定位精度。（3）通过对果园环境的分析,利用栅格法建立了果园地图模型。并在此基础上,设计了一种改进的遗传蚁群算法,进行高效的路径规划,利用遗传算法初期搜索效率高的特点弥补了蚁群算法初期搜索的盲目性,并改进了蚁群算法的启发函数和信息素更新策略,加快了算法的收敛速度,提高了路径规划的效率。（4）针对实际电机转速受限的情况,利用Lyapunov函数构造轨迹跟踪控制律并对输出加以限制,并分析了在所设计轨迹跟踪控制律作用下,轨迹跟踪误差的全局渐近收敛性,实现了对期望轨迹的有效跟踪。然后针对实际电机控制情况,在相邻路径点之间按照电机控制周期构建离散点形成完整的离散轨迹,并对轨迹作优化处理,使果园机器人运动更平滑,减小了跟踪误差和机器人左右履带的机械磨损。（5）在ROS平台上,编写了定位导航系统的定位、路径规划和运动控制三大功能模块,并进行了实验测试。实验结果表明本文所设计的定位导航系统能够满足课题研究的预期功能。