状态估计
State Estimation常用用带噪声的传感器读数,推算机器人此刻的位置、姿态和速度。
状态估计是根据传感器测量和运动模型,推断不能直接读出的状态量,如机身位姿、速度和传感器零偏。各种传感器都有噪声和漂移,要按可信度融合,常用卡尔曼滤波家族、粒子滤波或因子图优化。以腿足机器人为例:IMU 测角速度和加速度,关节编码器配合腿部运动学算出脚相对机身的位置,再假设支撑脚不打滑,就能估出机身速度;密歇根大学 2018 年的接触辅助不变 EKF 在 Cassie 双足上验证了这种做法。强化学习运控策略需要的机身线速度就来自状态估计器,也有工作直接用神经网络学它。
例子四足机器人盲走时,把 IMU 读数、各关节角和足端触地状态送入扩展卡尔曼滤波,每个控制周期输出机身姿态和线速度,供运控策略使用。
- 也叫
- 机器人状态估计、位姿与速度估计
- 相关
- 卡尔曼滤波、不变扩展卡尔曼滤波、腿式里程计、惯性测量单元、本体感知、学习型状态估计器
- 来源
- Timothy Barfoot 主页:State Estimation for Robotics(第二版 2024,含免费 PDF 与中译本信息)
Contact-Aided Invariant Extended Kalman Filtering for Legged Robot State Estimation (RSS 2018)