MIT自動駕駛船下水！可乘坐5人，阿姆斯特丹運河航行3小時誤差不到0.17米

作為最貼近我們生活的人工智能場景之一，自動駕駛技術(shù)一直備受關(guān)注，從谷歌Waymo到國內(nèi)的百度和滴滴，都在加緊研發(fā)推進(jìn)，并且成功上線了一系列自動駕駛車輛，讓普通人也能感受到自動駕駛的魅力。

不過你有沒有想過，能否把自動駕駛技術(shù)應(yīng)用在船上呢？

還真有！近日，麻省理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與人工智能實驗室(CSAIL)的研究人員稱，他們已經(jīng)創(chuàng)造了一種可以自主移動的自動駕駛船，它能夠在搭載乘客過河，即使是在湍急的水流中也能保持穩(wěn)定前行，一個完整的規(guī)模的、完全自主的機(jī)器人船。

上周四，這款名叫Lucy的自動駕駛船“Roboat”正式在阿姆斯特丹的運河“開工”，最多可舒適地搭載 5 人、來回在運河中收集廢物、運送貨物并提供按需基礎(chǔ)設(shè)施。

先來看看這艘船長什么樣。

從外形看，這艘船頗有未來感，黑灰相見，兩側(cè)的橙色正楷字母顯示出了制造商的名字。

這還是一艘全電動船，其電池只有一個小箱子那么大，可支持長達(dá) 10 小時的操作和無線充電功能。 

“Roboat”成長史

2015 年底，自該團(tuán)隊于 首次開始在 MIT 水池中開始運營小型船只原型，該項目剛剛開始的時候，使用的還是一米長的船只，只能在游泳池和運河中。到現(xiàn)在，“Roboat”已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。去年，該團(tuán)隊發(fā)布了他們的半比例、中型模型RoboatII，該模型長 2 米，重50公斤(110磅)，可搭載4-6名乘客，被MIT稱為“Covid-friendly”，因為它足以使乘客之間保持隔離距離。它可以不到0.17米(7英寸)的誤差，在阿姆斯特丹運河上航行3個小時。

研究人員的目標(biāo)是創(chuàng)造出能在阿姆斯特丹160多條運河中運送人和貨物的機(jī)器船隊，他們還希望這些船只能夠自主“變換隊形”，比如船只可以“串聯(lián)”或“并聯(lián)”在一起，以幫助減少行人擁堵。

今年，該團(tuán)隊又推出了兩艘全尺寸Roboat，證明了他們的設(shè)計不僅僅是概念，它正在向更大、更實用的船只發(fā)展。

與道路相比，運河環(huán)境的速度相對較低，船只遇到行人的可能性要小得多。其他自動駕駛中面臨的問題也相對小，例如不必?fù)?dān)心車道標(biāo)記的可變性。不過，船只也有很多獨特的挑戰(zhàn)，比如其他船只可能不會遵守汽車在道路上的嚴(yán)格規(guī)則，再比如由于內(nèi)陸水道比較狹窄，GPS信號會由于河岸植被、河道旁建筑以及橋梁的遮擋而減弱，并且在內(nèi)河中，無人船的姿態(tài)變化更加頻繁，所以無人駕駛和海上無人船技術(shù)的通用策略在內(nèi)河上是行不通的。但總體而言，運河還是一個運行大型自主系統(tǒng)的好環(huán)境。

“我們現(xiàn)在在感知、導(dǎo)航和控制系統(tǒng)方面擁有更高的精度和魯棒性，包括新功能，例如用于鎖定的近距離接近模式和改進(jìn)的動態(tài)定位，因此船只可以在現(xiàn)實世界的水域中航行，”麻省理工學(xué)院電氣工程和計算機(jī)科學(xué)教授、CSAIL 主任Daniela Rus在接受采訪時表示?！癛oboat 的控制系統(tǒng)也可以根據(jù)船上的人數(shù)做調(diào)整?！?nbsp;

下水！阿姆斯特丹運河履職，24/7 全天候執(zhí)行任務(wù)

為了在阿姆斯特丹熙熙攘攘的水域中快速航行，Roboat 需要精心融合適當(dāng)?shù)膶?dǎo)航、感知和控制軟件。 

使用 GPS，船只可以自主決定從 A 到 B 的安全路線，同時不斷掃描環(huán)境以避免與物體（例如橋梁、柱子和其他船只）發(fā)生碰撞。

為了自主確定自由路徑并避免撞到物體，Roboat 使用激光雷達(dá)和多個攝像頭來實現(xiàn) 360 度視圖。這組傳感器被稱為“感知套件”，可讓 Roboat 了解其周圍環(huán)境。例如，當(dāng)感知撿到一個看不見的物體（例如獨木舟）時，算法會將物品標(biāo)記為“未知”。當(dāng)團(tuán)隊稍后查看當(dāng)天收集的數(shù)據(jù)時，該對象將被手動選擇并可以標(biāo)記為“獨木舟”。 

控制算法——類似于用于自動駕駛汽車的算法——有點像舵手向劃船者下達(dá)命令，通過將給定的路徑轉(zhuǎn)換為“推進(jìn)器”的指令，推進(jìn)器是幫助船只移動的螺旋槳。  

更令人驚訝的是這艘無人駕駛船的鎖定機(jī)制，當(dāng)他們檢測到特定的二維碼時，船上的小型攝像頭會將它引導(dǎo)到停靠站或其他船只。

“該系統(tǒng)允許 Roboat 連接到其他自動駕駛船只和?？空荆纬膳R時橋梁，以緩解交通，或者是浮動舞臺或者小廣場，這在上一代設(shè)計中是不可能的?！甭槭±砉W(xué)院城市研究與規(guī)劃系 (DUSP) 和可感知城市實驗室主任 Carlo Ratti 教授表示。

從設(shè)計上講，Roboat 也是多功能的。該團(tuán)隊創(chuàng)造了一種通用的“船體”設(shè)計——這是船在水中和水上行駛的部分。雖然普通船具有獨特的船體，專為特定目的而設(shè)計，但 Roboat 具有通用船體設(shè)計，其中底座相同，但頂層甲板可以根據(jù)用例切換。

Roboat 的下一步是在公共領(lǐng)域更廣泛使用。由于 Roboat 可以 24/7 全天候執(zhí)行任務(wù)，而且船上沒有船長，這為城市增加了巨大的價值。然而，出于安全原因，陸上操作員將從控制中心遠(yuǎn)程監(jiān)控 Roboat。一名操作員可以監(jiān)控 50 多臺 Roboat 裝置，確保平穩(wěn)運行。

相關(guān)報道：

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