定位、建圖與 SLAM
地標特徵地圖
地標特徵地圖,是一種只記錄少數幾個機器人能可靠看見、並再次找到的醒目點的地圖——一面牆的拐角、一條桌腿、一根柱子、一塊明亮的招牌——而不是把房間裡的每一個表面都畫出來。這些突出的點,每一個都叫做一個地標或特徵,而這張地圖本質上就是它們連同各自位置的一份清單,像一張藏寶圖上只標了幾個叉,而不是把整座島畫成一幅完整的畫。它是對世界一種有意為之的稀疏、骨架式的勾勒。
機器人使用這樣的地圖,靠的是把當前看到的地標與已經存好的地標相匹配。如果它能認出幾個已知的地標,並測出每一個離它有多遠、在哪個方向,它就能反推出:要讓這些測量都說得通,自己必須恰好站在哪裡——這和你能憑著到兩座遠峰的方向,在登山地圖上定出自己位置是一個道理。這張地圖之所以能保持小巧,是因為它只記住值得記的部分,而把中間那些空白的牆面和地面統統丟掉。
這與稠密的占據地圖正好是相反的設計取捨——後者會把每一小塊空閒或被擋住的空間都塗滿。特徵地圖佔用的記憶體少、搜尋起來快,在世界裡佈滿清晰、可重複的標誌物時尤為出色。它的弱點會在又空又重複、幾乎沒有醒目點可供錨定的地方暴露出來,也會在「確認你現在看到的地標,確實就是你先前記下的那一個、而不是一個長得像的」這件難事上暴露出來——這個難題叫做資料關聯問題。
機器人只存下了幾盞吸頂燈和幾個門框的位置;過後它看到其中三個、量出方向,立刻就知道自己身在哪個房間。
寥寥幾個記住的標誌物,就足以為機器人定位。
地標可以是自然的(機器人碰巧找到的一個真實拐角或一棵樹),也可以是人工的(像人們故意貼在牆上、便於辨識的 QR 碼式標籤那樣的標誌物)。
又稱
另見