관성측정장치(IMU)란 가속도계와 자이로스코프를 하나의 모듈에 결합하여 물체의 가속도와 각속도를 측정하는 센서 장치이다. 로봇이 GPS 신호 없이도 자신의 움직임 방향과 자세를 실시간으로 파악할 수 있도록 해 주기 때문에, 실내 주행이나 빠른 동작 제어에 널리 쓰인다. 예를 들어 드론은 IMU로 기울기와 회전 속도를 측정해 공중에서 수평 자세를 스스로 유지한다. 자기계(지자기 센서)를 추가로 탑재한 9축 IMU는 나침반 방향(방위각)까지 함께 측정할 수 있는데, 이를 6축 IMU와 혼동하지 않도록 주의해야 한다. IMU는 측정값을 시간에 따라 누적하는 특성상 오차가 서서히 쌓이는 드리프트 현상이 생기므로, 실제 시스템에서는 GPS나 카메라 같은 다른 센서와 융합하여 정확도를 보완한다.