开环驾驶

这里有一个诱人的计划：要画一个边长一米的正方形，就发送指令“前进 5 秒，左转 1.5 秒”，重复四次。我们算好了公式，所以机器人应该能画出一个完美的正方形。但在真实机器人上运行，这个图形几乎永远无法闭合。机器人最终会停在离起点几厘米远的地方，甚至更糟。

这种控制方式被称为开环：指令是预先计算好并发送出去的，没有任何东西去测量实际发生了什么。与之相反的是闭环，它使用反馈（第一课中的循环）。当世界是可预测时，开环是没问题的。但机器人很少生活在可预测的世界里。

为什么“相同的指令”会产生不同的结果。

• 车轮打滑。 在光滑的地面、灰尘或地毯上，车轮可能会空转，导致机器人移动的距离不足。
• 电机不是双胞胎。 给两个电机相同的指令，它们通常以略微不同的速度运行。微小的速度差异意味着 ω 并不完全为零，因此“直线”路径会发生弯曲。
• 电池电压下降。 随着电量减少，相同的指令在后期会产生较低的速度。
• 车轮尺寸和轮距并不完全等于程序员输入的值。如果车轮大 1%，每转一圈就会多走 1% 的距离。
• 启动和停止。 机器人无法瞬间改变速度；它会在计划忽略的短时间内加速和减速。

其中每一个因素都很小。麻烦在于小误差会累积（世界 2 会给这些误差加上数值）。

做一个思想实验。 假设航向误差导致每次“左转 90 度”实际只转了 88 度。四个角转完后，机器人总共转了 352 度，而不是 360 度，所以路径无法闭合：它比起始方向少了 8 度，并且位置误差还会叠加上去。闭环机器人会在每次转弯后用传感器测量其航向，并继续转弯直到传感器读数为 90 度。

解决方案是接下来几个世界的主题。首先，机器人必须估算自己的位置（世界 2）。然后，控制器利用“我想去的地方”和“我认为我在的地方”之间的差异来纠正自己（世界 3）。用于外部世界的传感器将在世界 4 中出现。