A reliable pose estimator robust to environmental disturbances is desirable for mobile robots. To this end, inertial measurement units (IMUs) play an important role because they can perceive the full motion state of the vehicle independently. However, it suffers from accumulative error due to inherent noise and bias instability, especially for low-cost sensors. In our previous studies on Wheel-INS \cite{niu2021, wu2021}, we proposed to limit the error drift of the pure inertial navigation system (INS) by mounting an IMU to the wheel of the robot to take advantage of rotation modulation. However, it still drifted over a long period of time due to the lack of external correction signals. In this letter, we propose to exploit the environmental perception ability of Wheel-INS to achieve simultaneous localization and mapping (SLAM) with only one IMU. To be specific, we use the road bank angles (mirrored by the robot roll angles estimated by Wheel-INS) as terrain features to enable the loop closure with a Rao-Blackwellized particle filter. The road bank angle is sampled and stored according to the robot position in the grid maps maintained by the particles. The weights of the particles are updated according to the difference between the currently estimated roll sequence and the terrain map. Field experiments suggest the feasibility of the idea to perform SLAM in Wheel-INS using the robot roll angle estimates. In addition, the positioning accuracy is improved significantly (more than 30\%) over Wheel-INS. Source code of our implementation is publicly available (https://github.com/i2Nav-WHU/Wheel-SLAM).


翻译:对于移动机器人来说,对于环境扰动来说,可靠的表面估计值是可靠的,对于环境扰动是可取的。为此,惯性测量单位(IMU)起着重要作用,因为它们能够独立地看到该飞行器的完全运动状态。然而,由于固有的噪音和偏差不稳定,特别是低成本传感器,它受到累积性错误的影响。在我们以前对轮式导航系统的研究中,我们建议限制纯惯性导航系统(INS)的误差漂移,办法是将IMU安装到机器人的轮式导航系统(IMU),以利用旋转调动调控。然而,由于缺少外部校正信号,惯性测量器仍然在很长的一段时间内漂移。我们在信中提议利用轮式导航系统的环境观察能力实现同步本地化和绘图(SLAM),只有一个IMUM。具体地说,我们使用公路银行角度的角度(由轮式导航系统估计的机器人滚动滚动滚动角度-滚动角度)作为地形特征,通过Rao-Blaxwell化的粒子过滤器过滤器来完成环路关闭。目前行银行的角度角度角度角度是用滚动式SLM的推测测测测测测测测测测到磁的轨道的轨道。

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