惯性测量单元（IMU）作为无人机械的核心组件，由加速度计、陀螺仪，部分还包含磁力计构成，其工作原理基于牛顿力学与科里奥利力效应。加速度计可测量物体在三维空间的加速度，通过积分运算得出速度和位移；陀螺仪则用于测量物体旋转角速度，以此确定物体姿态变化。磁力计能感知地磁场，辅助确定物体的航向。通过复杂的融合算法，IMU 可精确输出无人机械的姿态、位置及运动状态信息，为其稳定运行提供关键数据支持。
在无人机领域，IMU 发挥着不可替代的作用。在飞行过程中，无人机极易受气流、风力等外界因素干扰，IMU 凭借实时感知姿态变化的能力，配合飞行控制系统，能迅速调整电机转速与桨叶角度，确保无人机保持平稳飞行姿态。以大疆无人机为例，其先进的飞行稳定系统中，IMU 作为核心部件，通过高频采集姿态数据，结合精确的控制算法，实现了在复杂环境下的稳定悬停与精准飞行，为航拍、测绘等任务提供了可靠保障。在无人机进行自主航线规划与导航时，IMU 与 GPS 等其他传感器融合，能在 GPS 信号受阻（如城市峡谷、室内环境）时，短时间内依靠惯性导航维持无人机的定位与姿态稳定，确保任务连续性。
无人车的行驶过程对安全性与精确性要求极高，IMU 在此扮演着关键角色。在车辆动态控制方面，IMU 实时监测无人车的加速度与角速度，为自动驾驶系统提供关键数据，帮助系统精准控制车辆的转向、加速与制动。例如，当车辆高速转弯时，IMU 能及时感知车辆侧倾趋势，自动驾驶系统据此调整动力分配与刹车力度，防止车辆失控。在导航定位方面，结合 GPS 和基于 MEMS 的惯性导航系统，IMU 在 GPS 信号受遮挡（如隧道、地下停车场）时，能够提供连续的导航和定位信息，保障无人车在复杂环境中的精确定位，为安全行驶奠定基础。此外，IMU 还可用于检测车辆悬挂系统的工作状态，通过感知车辆震动情况，辅助调整悬挂参数，提升行驶舒适性与稳定性。
水下无人机械，如无人潜水器（AUV）和遥控潜水器（ROV），由于工作环境的特殊性，对 IMU 的依赖更为显著。在水下复杂水流与水压环境中，IMU 实时测量潜水器的姿态与运动信息，帮助潜水器保持预定的深度、航向与姿态。在执行海底测绘、管道巡检等任务时，IMU 与声纳、摄像头等传感器配合，确保潜水器精确沿着规划路径移动，稳定获取高质量的探测数据。由于水下 GPS 信号无法使用，IMU 的惯性导航功能成为潜水器长时间自主航行的关键，通过持续记录潜水器的运动状态，为其在茫茫海底精确定位，避免碰撞与迷失方向。
工业领域的无人机械臂同样离不开 IMU 的支持。在机械臂进行高精度装配、搬运等任务时，IMU 实时监测机械臂各关节的角度与加速度，配合控制系统，实现机械臂运动轨迹的精确控制，确保操作精度达到毫米甚至亚毫米级别。例如，在电子芯片制造过程中，机械臂依靠 IMU 实现精准的芯片抓取与放置，极大提高生产效率与产品质量。同时，IMU 还可用于机械臂的故障诊断与预警，通过监测机械臂运动状态的异常变化，提前发现潜在故障隐患，降低设备停机时间，保障生产线的高效运行。
