MIT自动驾驶船下水,可乘坐5人,阿姆斯特丹运河航行3小时误差不到0.17米

大数据文摘·2021-11-02
其电池只有一个小箱子那么大,可支持长达 10 小时的操作和无线充电功能。

作为最贴近我们生活的人工智能场景之一,自动驾驶技术一直备受关注,从谷歌Waymo到国内的百度和滴滴,都在加紧研发推进,并且成功上线了一系列自动驾驶车辆,让普通人也能感受到自动驾驶的魅力。

不过你有没有想过,能否把自动驾驶技术应用在船上呢?

还真有!近日,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究人员称,他们已经创造了一种可以自主移动的自动驾驶船,它能够在搭载乘客过河,即使是在湍急的水流中也能保持稳定前行,一个完整的规模的、完全自主的机器人船。

上周四,这款名叫Lucy的自动驾驶船“Roboat”正式在阿姆斯特丹的运河“开工”,最多可舒适地搭载 5 人、来回在运河中收集废物、运送货物并提供按需基础设施。

先来看看这艘船长什么样。

从外形看,这艘船颇有未来感,黑灰相见,两侧的橙色正楷字母显示出了制造商的名字。

这还是一艘全电动船,其电池只有一个小箱子那么大,可支持长达 10 小时的操作和无线充电功能。

“Roboat”成长史

2015 年底,自该团队于 首次开始在 MIT 水池中开始运营小型船只原型,该项目刚刚开始的时候,使用的还是一米长的船只,只能在游泳池和运河中。到现在,“Roboat”已经取得了长足的进步。去年,该团队发布了他们的半比例、中型模型RoboatII,该模型长 2 米,重50公斤(110磅),可搭载4-6名乘客,被MIT称为“Covid-friendly”,因为它足以使乘客之间保持隔离距离。它可以不到0.17米(7英寸)的误差,在阿姆斯特丹运河上航行3个小时。

研究人员的目标是创造出能在阿姆斯特丹160多条运河中运送人和货物的机器船队,他们还希望这些船只能够自主“变换队形”,比如船只可以“串联”或“并联”在一起,以帮助减少行人拥堵。

今年,该团队又推出了两艘全尺寸Roboat,证明了他们的设计不仅仅是概念,它正在向更大、更实用的船只发展。

与道路相比,运河环境的速度相对较低,船只遇到行人的可能性要小得多。其他自动驾驶中面临的问题也相对小,例如不必担心车道标记的可变性。不过,船只也有很多独特的挑战,比如其他船只可能不会遵守汽车在道路上的严格规则,再比如由于内陆水道比较狭窄,GPS信号会由于河岸植被、河道旁建筑以及桥梁的遮挡而减弱,并且在内河中,无人船的姿态变化更加频繁,所以无人驾驶和海上无人船技术的通用策略在内河上是行不通的。但总体而言,运河还是一个运行大型自主系统的好环境。

“我们现在在感知、导航和控制系统方面拥有更高的精度和鲁棒性,包括新功能,例如用于锁定的近距离接近模式和改进的动态定位,因此船只可以在现实世界的水域中航行,”麻省理工学院电气工程和计算机科学教授、CSAIL 主任Daniela Rus在接受采访时表示。“Roboat 的控制系统也可以根据船上的人数做调整。”

下水!阿姆斯特丹运河履职,24/7 全天候执行任务

为了在阿姆斯特丹熙熙攘攘的水域中快速航行,Roboat 需要精心融合适当的导航、感知和控制软件。

使用 GPS,船只可以自主决定从 A 到 B 的安全路线,同时不断扫描环境以避免与物体(例如桥梁、柱子和其他船只)发生碰撞。

为了自主确定自由路径并避免撞到物体,Roboat 使用激光雷达和多个摄像头来实现 360 度视图。 这组传感器被称为“感知套件”,可让 Roboat 了解其周围环境。 例如,当感知捡到一个看不见的物体(例如独木舟)时,算法会将物品标记为“未知”。 当团队稍后查看当天收集的数据时,该对象将被手动选择并可以标记为“独木舟”。

控制算法——类似于用于自动驾驶汽车的算法——有点像舵手向划船者下达命令,通过将给定的路径转换为“推进器”的指令,推进器是帮助船只移动的螺旋桨。

更令人惊讶的是这艘无人驾驶船的锁定机制,当他们检测到特定的二维码时,船上的小型摄像头会将它引导到停靠站或其他船只。

“该系统允许 Roboat 连接到其他自动驾驶船只和停靠站,形成临时桥梁,以缓解交通,或者是浮动舞台或者小广场,这在上一代设计中是不可能的。”麻省理工学院城市研究与规划系 (DUSP) 和可感知城市实验室主任 Carlo Ratti 教授表示。

从设计上讲,Roboat 也是多功能的。该团队创造了一种通用的“船体”设计——这是船在水中和水上行驶的部分。虽然普通船具有独特的船体,专为特定目的而设计,但 Roboat 具有通用船体设计,其中底座相同,但顶层甲板可以根据用例切换。

Roboat 的下一步是在公共领域更广泛使用。由于 Roboat 可以 24/7 全天候执行任务,而且船上没有船长,这为城市增加了巨大的价值。然而,出于安全原因,陆上操作员将从控制中心远程监控 Roboat。一名操作员可以监控 50 多台 Roboat 装置,确保平稳运行。

相关报道:

https://spectrum.ieee.org/mit-robot-boats

https://electronics360.globalspec.com/article/17365/video-mit-s-full-scale-autonomous-boat-debuts-in-amsterdam

https://news.mit.edu/2021/autonomous-taxi-roboats-1027

本文来自微信公众号“大数据文摘”(ID:BigDataDigest),作者:Mickey,36氪经授权发布。

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好的周报,是一次漂亮的向下管理

2021-11-02

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