精确定位系统与准确环境地图是人形机器人执行复杂任务的基础. 传统多传感器状态估计框架在复杂环境中面临传感器失效问题, 加之足式机器人的运动特性导致加速度计易受冲击干扰, 这些问题会引发状态估计轨迹漂移, 导致全局不一致性. 针对上述挑战,本文提出一种以本体感知驱动(Proprioception-centric)的鲁棒、高精度多传感器融合状态估计框架. 该框架分别针对本体感知与外部环境感知构建定位子系统: 利用外部传感器的高精度观测实现对本体感知状态的实时约束与校正, 同时发挥本体感知的高频鲁棒优势, 为外感知子系统提供运动补偿与先验预测. 本研究创新点主要包括: (1) 提出了一种以本体感知为中心的人形机器人多源信息融合框架,通过将足端运动学与动力学约束引入状态估计核心,从本质上解决了人形机器人特有的足端冲击干扰问题; (2) 建立了外部观测对本体状态的约束与校正机制,有效利用环境特征抑制了本体里程计的漂移,保证了估计精度; (3) 实现了基于高频本体先验的外部感知增强技术,利用本体感知的鲁棒性引导外部传感器在退化场景下的数据关联,极大提升了系统在极端工况下的鲁棒性. 为验证系统鲁棒性与精度, 本文开展了大量实验. 结果表明: 在多种复杂场景下, 本框架的相对平移误差(RTE)较现有先进算法降低最高达约92%(与FAST-LIO2算法在‘23-24-25群楼’场景相比), 尤其在特征极度匮乏的极端退化场景中, 本文算法仍能保持稳定的推算能力, 展现出极强的鲁棒性.
Xie et al. (Sun,) studied this question.