仪器仪表学报

作者：王禹，王彬彬，王斐，邹强

单位：王禹,东北大学机器人科学与工程学院沈阳110000,2210747@stu.neu.edu.cn,王彬彬,东北大学机器人科学与工程学院沈阳110000,,王斐,东北大学机器人科学与工程学院沈阳110000,wangfei@mail.neu.edu.cn,邹强,东北大学机器人科学与工程学院沈阳110000,

关键词：地面优化;闭环检测;室外环境;Z轴漂移;同时定位与建图

基金：国家自然科学基金(62373087)项目资助

在机器人建图的过程中，通常需要准确的估计机器人的姿态，从而为后期导航和路径规划提供一个基础。然而在常见的室外工作环境中，由于机器人偏航角、滚转角和俯仰角这3个状态量在一定程度上不可观测且难以评价和消除误差，所以经常会导致在户外场景下地图Z轴严重漂移，无法获取一个准确的全局一致地图。为了降低Z轴漂移误差，提出了一种完整的机器人建图系统架构，其通过地面优化和闭环检测两部分相结合的方法降低特征匹配所需点云数量的同时，提高机器人建图的准确性。为了高效融合多源传感器数据，并实时估计惯性测量单元的动态零偏，该系统基于激光惯导同步定位与建图方法，通过构建因子图框架，将激光里程计因子、惯性里程计预积分因子以及回环检测因子纳入其中，通过因子图优化对机器人全局位姿进行估计，从而降低累积误差，最终构建出整体一致的全局地图。该算法部署到了更易产生上下振动的四足机器人平台上进行了实机实验，并使用公开数据集进行广泛评估，与基线方法相比，实验结果表明该系统在保证建图效果的同时，提高了建图精度，降低了绝对轨迹误差平均值。

来源：2025年第5期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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