IMU 测量三轴加速度和三轴角速度，用于估计机器人的运动状态和空间姿态。它不依赖任何外部信号，但积分误差会随时间累积，必须靠其他传感器周期性校正。
IMU 全称 Inertial Measurement Unit，惯性测量单元。它由加速度计和陀螺仪组成，分别测量三轴线加速度和三轴角速度，部分型号还集成磁力计构成九轴模组。输出的是运动量而非位置，位置需要通过积分推算。
最大的特点是自给自足：不需要卫星、不需要外部标志物、不需要地面反射，装在设备内部就能工作。隧道里、货架深处、金属箱体内，这些其他定位手段全部失效的地方，IMU 依然在输出数据。
因此它在机器人上的标准角色是短时插值和姿态解算：在两次 SLAM 更新之间填补空隙，在轮子打滑时提供不依赖轮速的运动线索，在坡道和减速带上判断车体倾角是否超过翻倒阈值。高频输出（通常几百赫兹）也让它成为运动控制回路的重要输入。
核心问题是漂移。陀螺仪的零偏经过一次积分变成角度误差，加速度计的零偏经过两次积分变成位置误差，误差随时间平方增长。仅靠 IMU 推算，几十秒后位置就完全不可信了。所以工程上从不单用 IMU，而是把它放进融合框架，由激光雷达、视觉或轮式里程计周期性拉回。
某AGV厂商在样机测试中发现，机器人经过车间伸缩缝时姿态估计会短暂跳变。排查后确认是 IMU 安装板刚性不足，车体震动通过支架传到传感器上，改用加厚安装板并加装减震垫后问题消失。
选型时要看零偏稳定性和温漂系数这两个参数，而不只是量程。此外 IMU 上电后需要静止对准，如果设备一上电就开始移动，初始姿态就是错的，后面全部跟着错。集成磁力计的型号还要注意，靠近电机和电缆会受磁场干扰。
实践应用
某AGV厂商在样机测试中发现，机器人经过车间伸缩缝时姿态估计会短暂跳变。排查确认是 IMU 安装板刚性不足，车体震动经支架传导至传感器；改用加厚安装板并加装减震垫后跳变消失。
优势
- 完全不依赖外部信号，隧道和金属环境中照常工作
- 输出频率高，可直接用于运动控制回路
- 在两次定位更新之间提供连续的姿态与运动估计
- 轮子打滑时仍能给出不依赖轮速的运动线索
局限性
- 积分误差随时间平方增长，无法单独长时间使用
- 上电需要静止对准，否则初始姿态直接错误
- 零偏受温度影响明显，需关注温漂系数
- 集成磁力计的型号易受电机与电缆磁场干扰
典型应用领域
常见问题
- IMU 测量的是什么？
- 三轴线加速度和三轴角速度，部分型号还加上三轴磁场。输出的是运动量，位置需要通过积分推算。
- 为什么 IMU 不能单独用来定位？
- 陀螺零偏积分一次变成角度误差，加速度零偏积分两次变成位置误差，误差随时间平方增长，几十秒后推算结果就不可信了。
- IMU 在机器人系统中扮演什么角色？
- 融合框架中的短时插值与姿态解算单元，由激光雷达、视觉或轮式里程计周期性校正其漂移。
- 选型和安装要注意什么？
- 重点看零偏稳定性和温漂系数而非量程；安装板必须有足够刚性并做减震；上电后需要一段静止时间完成对准。