La navigation autonome d'un robot requiert l'intégration des trois grandes familles de processus de perception, de décision et d'action, intégration qui caractérise les machines intelligentes. Les représentations de l'environnement que le robot doit construire par ses propres moyens sont au coeur de cette intégration : elles sont produites par les fonctions de perception, mais sont surtout exploitées pour la décision et l'action. Dans le contexte de robots en environnements extérieurs, structurés ou non, la construction autonome de telles représentations constitue encore un vaste domaine de recherches, qui requiert l'intégration à bord des robots de processus de traitement du signal et des images, de modélisation géométrique, et d'estimation stochatisques. Le problème de la localisation du robot dans son environnement y joue bien sûr un rôle majeur, car il est indissociable de la construction des modèles de l'environnement. L'exposé présentera différentes avancées qui ont été réalisées dans ce domaine, supportées par des démonstrations réalisées avec des robots terrestres et un ballon dirigeable.