Da bi robot znao gdje je, mora znati gdje — u odnosu na što. Karta je taj odnos, i njezin oblik odlučuje koliko memorije treba, koliko brzo radi planiranje i što se uopće može prepoznati.
Karta nije slika prostora nego zapis prilagođen zadatku. Ista se prostorija može zapisati na tri posve različita načina, i svaki je bolji za nešto drugo.
Odaberi vrstu karte.
U praksi se najčešće koriste dvije zajedno: mreža zauzeća za izbjegavanje zapreka i planiranje na kratkoj udaljenosti, a topološka karta za planiranje rute kroz cijelu zgradu. Karta obilježja dolazi ondje gdje je važna točnost namještanja — uz police i strojeve.
Najrašireniji zapis je mreža zauzeća: prostor se podijeli na jednake kvadratiće i za svaki se pamti je li slobodan, zauzet ili nepoznat. Jednostavno, izravno i lako se crta — ali izbor veličine kvadratića odlučuje o svemu ostalom.
N = ( Š / r ) · ( D / r ) · M = N · b
Gdje su Š i D širina i duljina prostora, r razlučivost mreže, a b broj bajtova po ćeliji. Uz jedan bajt po ćeliji vrijednost pamti vjerojatnost zauzeća od 0 do 255; uz jedan bit samo slobodno ili zauzeto, ali bez međustanja.
Broj ćelija raste s kvadratom smanjenja razlučivosti. Prepolovi li se veličina kvadratića, ćelija ima četiri puta više — a s njima i memorija i vrijeme pretraživanja pri planiranju.
Povuci klizače i gledaj što se događa.
Pravilo za izbor razlučivosti jednostavno je: kvadratić mora biti manji od najmanje zapreke koja se mora izbjeći, i manji od najmanje rezerve u najužem prolazu. Za vozilo u zgradi to je obično 5 cm; za veliki vanjski prostor 20 cm; za fino namještanje uz stroj i 1 cm, ali samo na malome području.
Kad jedan broj ne zadovoljava sve, rješenje nije kompromis nego dvije karte: gruba, s 20 cm, za planiranje rute kroz cijelu zgradu, i fina, s 2 cm, koja pokriva samo nekoliko metara oko vozila i služi za izbjegavanje zapreka. Gruba stane u memoriju, fina je brza jer je mala, a zajedno daju ono što nijedna sama ne bi.
Ćelija ima tri stanja, ne dva, i treće je važnije nego što se čini. Nepoznato znači da robot ondje nije mjerio — ni da je slobodno, ni da je zauzeto.
Razlika je bitna za sigurnost. Ćelija koja je slobodna smije se voziti. Ćelija koja je nepoznata ne smije se voziti bez opreza, jer ondje može biti stuba, rupa ili staklena stijena koju osjetilo ne vidi. Vozila koja nepoznato tumače kao slobodno prije ili kasnije uđu u nešto što nisu izmjerila.
Zauzeće se pritom ne pamti kao da ili ne nego kao vjerojatnost. Svako mjerenje koje kaže „ovdje je nešto“ podigne vrijednost ćelije, svako koje kaže „ovdje je prazno“ je snizi. Nakon dovoljno mjerenja stalne zapreke imaju visoku vrijednost, a prolaznici — koji su bili na jednome mjestu samo jednom — ostaju nisko i s vremenom nestanu s karte.
Ako bi svako mjerenje odmah upisalo zapreku, karta bi nakon jednoga radnog dana bila puna zidova ondje gdje je netko na trenutak stajao. Vjerojatnosni upis to rješava sam od sebe: zid se mjeri stotinama puta i vrijednost mu raste, čovjek jednom i vrijednost mu ostane niska. Karta tako sama razlikuje trajno od prolaznoga, bez ijednoga posebnog pravila.
Karta se može nacrtati rukom iz nacrta zgrade, ali se to gotovo nikad ne radi — nacrt i stvarnost se razlikuju, a ručno crtanje ne hvata ono što osjetilo doista vidi. Umjesto toga, karta se vozi.
Pri tome nastaje problem koji izgleda kao zamka: da bi robot napravio kartu, mora znati gdje je; da bi znao gdje je, treba mu karta. Rješava se time što se oboje radi istodobno i naizmjence: iz trenutačne procjene položaja upisuju se mjerenja u kartu, a iz karte koja time nastaje ispravlja se procjena položaja. Postupak se zove istodobna izgradnja karte i lokalizacija.
Ključ mu je u zatvaranju petlje. Kad vozilo obiđe prostor i vrati se na mjesto na kojemu je već bilo, prepozna ga — i time dobiva podatak koliko je odometrija odlutala kroz cijeli krug. Ta se pogreška zatim razmaže po cijeloj petlji i karta se uskladi. Bez zatvaranja petlje velike karte se razilaze: hodnik se nacrta dvaput, blago pomaknut.
Dvije karte istoga hodnika jedna uz drugu: lijevo karta nastala bez zatvaranja petlje, s vidljivo udvostručenim zidom, desno ista karta nakon usklađivanja, s jednim ravnim zidom i ucrtanom rutom vožnje.
Karta nije dokument koji se jednom napravi i zaboravi. Prostor se mijenja, a s njim i karta.
U pogonima se zato uvodi jednostavno pravilo: tko premjesti nešto trajno, javi to onomu tko održava kartu. Zvuči trivijalno, ali je najčešći razlog zašto vozila koja su mjesecima radila odjednom počnu stajati.
Karta je zapis prilagođen zadatku, a ne slika prostora. Mreža zauzeća dijeli prostor na jednake kvadratiće i pamti vjerojatnost zauzeća; broj ćelija raste s kvadratom smanjenja razlučivosti, pa se razlučivost bira prema najmanjoj zapreci koja se mora izbjeći. Karta obilježja pamti samo istaknute točke i štedljiva je; topološka pamti mjesta i veze i služi planiranju rute. Ćelija ima tri stanja, a nepoznato se nikad ne tumači kao slobodno. Karta se najčešće vozi, i to istodobno s lokalizacijom, uz zatvaranje petlje koje usklađuje nakupljenu pogrešku.
Preostaje najizravniji način da robot sazna gdje je: da mu se to kaže oznakom u prostoru. O tome je sljedeća jedinica.
Odgovor se zaključava nakon prvoga klika, uz objašnjenje zašto je točan.