定位是指機器人如何知道自身位置。這不僅指在地圖上的位置，也包括在現實世界中相對於牆壁、物體和人的相對位置。它回答了「我在哪裡？」這個問題。如果沒有定位，移動機器人就會迷失。

GPS在戶外工作，但在室內和茂密的樹蔭下會失效。輪式里程計和慣性測量單元（IMU）都會發生漂移。攝影機和光達可以辨識地標，但前提是機器人大致知道該往哪個方向看。定位過程會將這些資訊融合起來。粒子濾波器或卡爾曼濾波器會維護一個關於可能位置的機率分佈，並隨著新的感測器資料的到來而更新該分佈。

定位方法

• GPS：室外絕對定位，精度可達公尺級。
• 里程計：利用車輪編碼器測量相對運動。
• 基於地標：將感測器資料與已知特徵進行配對。
• 基於信標：透過固定發射器進行三角定位。
• SLAM：同時建立地圖並在地圖內進行定位。

室內定位比室外定位更難。 GPS 無法運作，牆壁會阻擋訊號，反射面會幹擾雷射雷達。 Wi-Fi 和藍牙信標雖然有幫助，但精準度不高。有些系統使用超寬頻無線電來實現公分級精度，有些系統則利用視覺標記或自然特徵。最佳方案取決於環境和所需的精度。倉庫機器人需要公分級精準度才能對接充電器，而人行道上的送貨機器人則可以容忍一公尺的誤差。定位是自主性的基礎。沒有定位，機器人就無法進行規劃、導航或可靠地執行操作。