腿式里程计

靠关节编码器、IMU 和触地判断，推算足式机器人走了多远、朝哪走。

腿式里程计是足式机器人只用自身传感器（本体感知）估计机身位置和速度的方法。基本思路：支撑腿的脚踩在地上不动，用关节编码器读数和正运动学算出脚相对机身的位置，就能反推机身怎么移动；再与 IMU 的加速度和角速度融合，通常用卡尔曼滤波一类方法。ETH 的 Bloesch 等人在 RSS 2012 提出把落脚点位置也放进扩展卡尔曼滤波状态里，不需要对地形做假设，并在四足机器人上验证；后来的不变扩展卡尔曼滤波在 Cassie 双足上收敛更稳。它不受光照和纹理影响、频率高，是运动控制的基础输入；但脚打滑或触地判断出错会引入误差，长时间会漂移，常结合视觉或激光里程计修正。

例子MIT Cheetah 3 和 Mini Cheetah 开源代码里的 LinearKFPositionVelocityEstimator 用线性卡尔曼滤波估计机身位置和速度，以 IMU 做预测，以腿部运动学算出的足端位置和速度做观测。

也叫

腿足里程计、本体感知里程计、运动学里程计、Kinematic Odometry

相关

状态估计、本体感知、接触估计、扩展卡尔曼滤波、不变扩展卡尔曼滤波、轮式里程计

来源

State Estimation for Legged Robots - Consistent Fusion of Leg Kinematics and IMU (Bloesch et al., RSS 2012)
Contact-Aided Invariant Extended Kalman Filtering for Robot State Estimation (arXiv 1904.09251)
MIT Cheetah-Software: PositionVelocityEstimator.h