L’IMU (inertial measurement unit, centrale inertielle) est un capteur qui mesure comment un corps se déplace et s’oriente dans l’espace. Pour un robot humanoïde, elle remplit un rôle semblable à celui de l’oreille interne chez l’humain — elle lui donne le sens de l’équilibre et de l’orientation. Sans IMU, le robot ne saurait pas s’il se tient droit ou s’il penche vers la chute, et la marche bipède serait pratiquement impossible.
L’IMU combine deux types fondamentaux de capteurs. L’accéléromètre mesure l’accélération linéaire selon trois axes, c’est-à-dire la vitesse à laquelle le corps accélère ou ralentit (ainsi que la direction de la gravité, qui indique où est le « bas »). Le gyroscope mesure la vitesse angulaire, c’est-à-dire la rapidité et le sens de la rotation du corps. Un tel agencement est appelé IMU à six axes. Si l’on ajoute encore un magnétomètre, qui détecte le champ magnétique terrestre et aide à déterminer la direction absolue (boussole), il s’agit d’une IMU à neuf axes.
Pour la commande de l’équilibre, l’IMU est absolument essentielle. Les données d’inclinaison et de rotation du corps entrent dans le calcul du point de moment nul (ZMP) ainsi que dans le moderne contrôle du corps complet (whole-body control) et la commande prédictive (MPC). Le système de commande doit évaluer ces données une centaine de fois par seconde, afin que le robot réagisse avant de tomber. Une IMU de qualité, à faible bruit, compte donc parmi les équipements les plus importants d’un humanoïde — on la trouve dans tous les robots marcheurs, de l’Unitree G1 à l’Atlas en passant par l’Optimus.
L’IMU présente toutefois une faiblesse fondamentale : elle souffre de ce que l’on appelle la dérive (drift). De petites erreurs de mesure s’additionnent progressivement lors du calcul de la position, de sorte que l’estimation de la position s’écarte de la réalité avec le temps. C’est pourquoi l’IMU seule ne suffit pas à la navigation et se combine à d’autres capteurs — caméras, LIDAR et algorithmes SLAM, qui corrigent la dérive en continu d’après l’environnement.