地形可通過性
地形可通過性,是機器人對前方一塊地面能不能真正走過去所做的判斷——能不能安全通過,而不卡住、不翻倒、不把自己弄壞。它相當於登山者每邁一步前對路況的快速一瞥的機器版本:那個坡是不是太陡?那片泥是不是太軟?石頭之間那道縫,是不是寬得我的腿邁不過去?答案往往不是簡單的「能」或「不能」,而是一個程度問題,而且很大程度上取決於發問的是哪一種機器人。一段樓梯,對腿式機器人是輕鬆的障礙,對輪式機器人卻是一堵硬牆,對無人機則毫不相干——所以可通過性永遠是針對某一具體身體來評判的,而不是抽象地談論。
為了做出這個判斷,機器人要從感測器讀取地面的形狀和質地——通常是一台深度攝影機或雷射掃描儀,它們返回一團三維點雲——然後按幾項實用的性質,給地面上一個個小格子打分。坡度是地面有多傾斜:平緩沒問題,太陡就有向後或側向翻滾的風險。粗糙度是地面有多坑窪不平:平整的路面好走,一片鬆動的鵝卵石卻會顛簸並卡住輪子。障礙是凸起或下陷的東西——大石塊、路緣、溝渠、台階——必須翻越、跨過或繞開。表面性質是地面由什麼構成:堅硬的岩石抓地好,而沙子、雪、冰或濕樹葉,哪怕看上去平得很,也可能讓機器人打滑、下陷或深陷其中。
其結果通常被畫成一張可通過性地圖:一種鋪在世界之上的彩色柵格,綠色表示可以走,紅色表示要避開,介於其間的深淺則表示謹慎前行。隨後,負責給機器人規劃路線的規劃器,會把這張圖當作一幅標出了禁區的登山地圖來用,繞開紅色、在綠色之間穿行。把這件事做對,正是一台送貨小車能否自信地沿人行道滾動,而不是從路緣上栽個跟頭、或在花壇裡徹底陷住,兩者之間的區別。
火星車的攝影機發現前方有一片沙丘。儘管地面看上去很平,可通過性地圖卻把它標成深紅——以前的火星車曾把輪子陷進鬆軟的沙裡——於是路線規劃器讓車轉向,改走更結實的岩石地面。
平坦不等於安全——鬆軟的沙子可能比結實的凸起評分更糟。
可通過性是因機器人而異的:同一道亂石坡,對腿式機器可能評為容易,對輪式機器卻是無法通行,所以為一台機器人畫的圖,對另一台未必適用。