球形机器人是一种新型的移动机器人,具有全密封,环境适应性强等特点。定位是移动机器人自主导航的基础问题。由于球形移动机器人运动以及机械结构的特殊性,使得对该机器人的定位系统设计具有一定的难度和挑战性。目前,少有研究学者针对球形机器人的定位系统进行探究。本文面对球形机器人在室内环境长期稳定定位的应用需求,在分析多种当前主流定位算法的基础上,研究了多传感器融合的适用球形机器人平台的定位系统。实现了针对球形机器人平台的轮速里程计,提出球形机器人平台中外参标定方法,实现了轮速里程计融合视觉及IMU的定位系统。主要工作及研究成果包括:1.探究球形机器人定位系统的特殊性。在两种不同的机器人平台——轮式小车和球形机器人中,对比了传感器的原始信息特征及差异性。并且在这两种不同的平台下,通过实验对当前主流的定位算法性能进行验证。通过实验证明,球形机器人传感器原始信息质量差,主流定位算法在球形机器人平台内稳定性能差,精度不足,难以实际应用。2.实现适用于球形机器人平台的轮速里程计。针对球形机器人的特性,分析该平台的运动模型,推导出球形机器人轮速里程递推公式,融合姿态传感器及主副摆电机轮速计信息,最终实现球形机器人的轮速里程计。通过实验证明该方法优于传统轮式里程解算,在球形机器人中得到更为精准的位姿跟踪效果。3.实现适用于球形机器人平台的定位系统。通过融合轮速计,IMU及相机,实现了多传感融合的球形机器人定位系统。尤其针对融合的难点——外参时变,设计并实现了传感器坐标系外参时空标定。在工程实现上,通过位姿跟踪对校正模块的检测结果进行筛选,解决校正过程中可能出现的较大检测误差。通过实验验证了在不同环境中,该定位系统在综合性能上有优于纯轮速里程计以及VINS-MONO表现,验证了该定位系统在球形机器人平台的适用性。