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本章包含的内容：

n           选择内部或外部的参考点

n           寻找航标：绝对定位

n           测量运动：相对定位


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13.1简介：

在使用了乐高套装一段时间后，我们开始想知道是否有一种简单的方法来确定机器人的位置和它的运动方向，换句话说，我们想做出一种定位装置能够确定机器人的位置和方向。翻阅了一些书籍，浏览了一些网站，发现要实现这个任务相当困难，到现在还没有任何一种有效的解决办法。

在本章，我们将介绍定位的概念，它相当复杂。定位的方法可以归为两类：绝对和相对定位，绝对定位以外部参考点为基准，相对定位基于内部参考点。我们将举例说明这两种方法，给出一些可行的解决办法。在讨论绝对定位时，还要介绍如何在装有格子或渐变的垫上导航，使用激光梁来定位你的机器人。对于相对定位， 我们将会介绍如何为机器人装备合适的测量装置并且使用数学运算将测量值转换为相对应的运动。

13.2选择内部或外部参考点

我们提到过，没有单一的方法可以决定机器人的位置和方向，但你能组合一些不同的方法得到有用且可靠的结果。所有的方法都可以归为两类：绝对和相对定位方法。它是根据机器人判断周围环境跟踪前进或根据自己的运动路线来分类的。

    绝对定位是通过机器人使用外部参考点来判断它的位置，在外界环境中设定标志，或者通过某种模拟视觉能识别的自然标志，或者更常用的，机器人本身能容易识别的模拟标志（诸如拈贴在地板上的彩色带）。另外一种常用的方法是使用无线信号作为航标，飞机和船上在任何天气下判断路线的一种系统。绝对定位需要很多条件：好的环境，或一些特殊的设备，或两者兼有。

相对定位与外界环境无关。它可以从它的前一个位置（已知）推断出现在的位置，然后从已知的位置移向下个位置。使用一种装置监控轮子的转动就可以实现这个方法，而且还要有惯性系统来测量速度与方向的改变，这种方法也称作航位推测法。

相对定位的实现相当简单，也同样适用我们的LEGO机器人。不幸的是，它有一个固有的，无法避免的问题使得本身不可能使用：它会积聚误差，即使你尽量去校准系统，因为打滑，负载或者变形仍就会在测量中产生误差。

   这些误差能快速的积累，从而将相对定位的应用归为短距离的测量。想象你用一把短尺测量长距离的桌子：你必须测量好几次，每次要从前一次测量的末点开始测。每一次尺子的放置都会产生小小的误差，最后测量结果往往与真实的长度有差距。

    船和飞机上所用的办法就是使用远距离无线导航系统或全球定位系统（GPS），现今应用与汽车工业中更多的是将两者结合使用：利用航位推测法不断的监控汽车运动，有时，某种绝对定位可以消除累积的误差并从前一个位置重新计算。这也是人类所能做到的：当你与你的朋友边谈话边散步时，你并没有寻找参考点，也没有估计自己的位置，相反的，你走路时边走边看你的朋友，然后又看一下道路，以此来得到方位并且确信自己没有偏离线路，然后你再回过来看你的朋友。在房间中你甚至闭上眼睛都能走一段路，因为从你走的最后一步推断出自己的位置。但如果不睁开眼睛或去触摸任何熟悉的物体，你多走几步就会丢失原来的方位。 

在本章的余下部分，我们将探索用乐高机器人来实现绝对和相对定位。在应用中是否使用他们中的一个或者两者都使用是由你自己决定的。你会发现这项工作非常具有挑战性。

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