VILENS：面向全地形腿式机器人的视觉、惯性、激光雷达与腿部里程计

我们提出视觉惯性激光雷达腿式导航系统（VILENS），一种基于因子图的腿式机器人里程计系统。关键新颖性在于紧密融合四种不同传感器模态，以在单个传感器本会产生退化估计时实现可靠运行。为最小化腿部里程计漂移，我们用线性速度偏置项扩展机器人状态，该偏置在线估计。此偏置可观测是因为该预积分速度因子与视觉、激光雷达和惯性测量单元（IMU）因子的紧密融合。我们展示了在不同 ANYmal 四足机器人上的广泛实验验证，总时长 2 小时、行进 1.8 km。实验涉及在松散岩石、斜坡和泥泞上的动态运动，造成了打滑与地形变形等挑战。感知挑战包括黑暗多尘的地下洞穴，以及开阔且特征匮乏区域。我们展示了相比最先进的松耦合方法，平移误差平均改善 62%、旋转误差平均改善 51%。为证明其鲁棒性，VILENS 还集成了感知控制器与局部路径规划器。