Accurate extended pose estimation (orientation, velocity, and position) for IMU-instrumented articulated rigid-body systems is a key challenge in robotics and human motion analysis. The invariant extended Kalman filter (IEKF) addresses this problem for a single rigid body with convergence guarantees and consistency under unobservability, but extending these properties to articulated systems is nontrivial: inter-body pose coupling prevents a direct application, and incorporating joint kinematic constraints within the invariant framework remains an open problem. To address this gap, we introduce the relative L-extended pose, a Lie group representation for kinematic-tree systems. With one IMU per body, it yields group-affine dynamics and allows joint constraints to be expressed in invariant form. We incorporate these constraints as noise-free pseudo-measurements within an iterated IEKF (IterIEKF), thereby preserving the convergence and consistency guarantees of invariant filtering. Validated on both a UR5e robot and a human leg, the proposed IterIEKF outperforms all EKF, IterEKF, and absolute-pose IterIEKF baselines. It converges faster, exhibits lower run-to-run variability, and consistently achieves the lowest RMSE, with reductions of at least 50% compared to the second-best filter across all scenarios considered in this work.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【CVPR2022】基于粗-精视觉Transformer的仿射医学图像配准
专知会员服务
36+阅读 · 2022年4月2日
专知会员服务
30+阅读 · 2021年5月21日
“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
多智能体强化学习(MARL)近年研究概览
PaperWeekly
38+阅读 · 2020年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
9+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
14+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
10+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
相关VIP内容
【CVPR2022】基于粗-精视觉Transformer的仿射医学图像配准
专知会员服务
36+阅读 · 2022年4月2日
专知会员服务
30+阅读 · 2021年5月21日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员