具有运动学约束的滑移转向机器人视觉-惯性定位

尽管视觉定位或SLAM在过去几十年中取得了巨大进展，但在实际中将之部署于移动机器人时，很少有工作在设计状态估计器时显式考虑真实机器人系统的运动学（或动力学）约束。为促进当前最先进的视觉-惯性定位算法的实际部署，本文提出了一种特别针对滑移转向移动机器人的低成本运动学约束定位系统。具体而言，我们基于瞬时旋转中心（ICR）模型以原理性方式推导了机器人的运动学约束，并以紧耦合方式将其集成到基于滑动窗口光束法平差（BA）的视觉-惯性估计器中。由于ICR模型参数因履带-地面相互作用和地形粗糙度等因素而时变，我们在线估计这些运动学参数以及导航状态。为此，我们深入进行了可观测性分析，并确定了状态/参数估计可行的运动条件。所提出的运动学约束视觉-惯性定位系统已在多种地形场景中广泛验证。