Le mappe topologiche sono un formalismo atto a mettere in evidenza punti di interesse e di rilevanza per il robot e le relazioni che intercorrono tra i vari punti. Un punto di interesse, detto anche landmark, è un oggetto naturale o artificiale particolarmente importante per la navigazione e la localizzazione del robot (come pareti, porte o corridoi) e per l'esecuzione dei compiti che il robot deve svolgere (ad esempio oggetti che il robot deve riconoscere). I landmark artificiali sono solitamente costituiti da radiofari o da particolari guide installate nell'ambiente.
Le mappe topologiche rappresentano l'ambiente attraverso una struttura a grafo dove ciascun nodo rappresenta un punto di interesse e gli archi i cammini che connettono tra loro i vari punti. Metodi che adottano questo tipo di rappresentazione sono descritti in [14], [46], [50], [55], [59], [60].
In [36] viene proposta una tecnica che fa uso di una rete di vincoli tra le posizioni occupate dal robot durante il processo di mapping. I vincoli sono segmenti di linea che connettono coppie di posizioni. Vengono usati due tipi di vincoli: quelli derivanti dall'allineamento tra scansioni prese nelle rispettive posizioni, segnati in Figura 2.7 con un tratto continuo, indice di un tipo di vincolo forte, e quelli derivanti da informazioni odometriche, rappresentati con un segno tratteggiato, che indica un'informazione maggiormente soggetta ad imprecisioni. In Figura 2.7 viene messa in evidenza la rete di vincoli ottenuta tra le diverse posizioni.
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Le mappe topologiche sono vantaggiose in quanto sono scalabili all'aumentare delle dimensioni dell'ambiente poiché le uniche informazioni che devono essere mantenute sono quelle che descrivono i nodi e gli archi. Lo svantaggio di questo approccio risiede nella difficoltà di determinare la posizione del robot senza avere a disposizione anche delle informazioni di tipo metrico che consentano il riconoscimento del punto in cui il robot si trova.
In definitiva un modello topologico permette una rappresentazione compatta da un punto di vista dimensionale ma risulta estremamente povero delle informazioni necessarie al processo di navigazione. D'altra parte, rappresentazioni geometriche, eventualmente anche tridimensionali, comportano un maggior dettaglio e una migliore precisione a scapito di una maggiore richiesta di risorse computazionali e di memoria.